Спосіб низькотемпературної сепарації газу (варіанти)

1. Спосіб низькотемпературної сепарації суміші вуглеводневих газів, що включає охолодження суміші, розширення суміші або її частини без виконання механічної роботи, часткову конденсацію суміші при її розширенні, розділення суміші або її частини в ректифікаційній колоні з одержанням продуктів у рідкій та газовій фазі, який відрізняється тим, що процес розширення суміші проводять, пропускаючи суміш через сопловий канал, причому в сопловому каналі та/або на вході в сопловий канал потік суміші закручують, на виході із соплового каналу або його частини потік суміші розділяють щонайменше на два потоки, один з яких збагачений компонентами важче метану, а інший збіднений цими компонентами, збагачений потік частково або повністю направляють в ректифікаційну колону, а газофазові продукти, одержані в ректифікаційній колоні, частково або повністю направляють у суміш до її розширення. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після розділення потоків щонайменше один з них стискають, пропускаючи потік через дифузор. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до розширення суміш або її частину змішують в ежекторі з газофазовими продуктами, які надходять з ректифікаційної колони. 2 (19) 1 3 86266 4 збагачений потік направляють в ректифікаційну останній частково або повністю направляють в колону. ректифікаційну колону або повертають у потік га24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що зофазових продуктів до його розширення. збагачений потік, одержаний в процесі розширен14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що ня, і потік, що пройшов турбіну турбодетандера, збагачену компонентами важче метану частину змішують в ежекторі. продуктів, одержаних після розширення газофазо25. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що вого продукту, повертають у вихідну суміш до її потік суміші розділяють щонайменше на три поторозширення. ки, один з яких направляють через клапан з керо15. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що до ваною витратою в ректифікаційну колону або змірозширення або після розширення суміш чи її часшують з продуктами, що надходять з тину пропускають через турбіну турбодетандера. ректифікаційної колони в газовій фазі. 16. Спосіб низькотемпературної сепарації суміші 26. Спосіб за п. 16 або 22, який відрізняється вуглеводневих газів, який включає охолодження тим, що до розширення або після розширення сусуміші, розширення суміші або її частини без виміш або її частину пропускають через турбіну турконання механічної роботи, часткову конденсацію бодетандера. суміші при її розширенні, розділення суміші або її 27. Спосіб за п. 26, який відрізняється тим, що до частини в ректифікаційній колоні з одержанням розширення суміш додатково стискають у компрепродуктів у рідкій та газовій фазі, який відрізнясорі. ється тим, що процес розширення суміші прово28. Спосіб за будь-яким з пп. 16, 22, 24, 25, який дять, пропускаючи суміш через сопловий канал, відрізняється тим, що після змішування із продупричому в сопловому каналі та/або на вході в сопктами, які направляються у вихідну суміш до її ловий канал потік суміші закручують, на виході із розширення, одержану суміш додатково стискають соплового каналу або його частини потік суміші у компресорі. розділяють щонайменше на два потоки, один з 29. Спосіб за п. 28, який відрізняється тим, що яких збагачений компонентами важче метану, а газофазові продукти, які надходять з ректифікаінший збіднений цими компонентами, збагачений ційної колони, охолоджують, розширюють і видіпотік частково або повністю направляють в ректиляють збагачену компонентами важче метану часфікаційну колону, а газофазові продукти, що надтину продуктів, яку частково або повністю ходять з ректифікаційної колони, частково або направляють в ректифікаційну колону. повністю змішують зі збідненим потоком. 30. Спосіб за п. 29, який відрізняється тим, що 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що газофазові продукти, які надходять з ректифікапісля розділення потоків щонайменше один з них ційної колони, перед охолодженням додатково стискають, пропускаючи потік через дифузор. стискають у компресорі. 18. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що до 31. Спосіб за п. 30, який відрізняється тим, що та/або після розширення із суміші або її частини газофазові продукти, які надходять з ректифікасепарують рідку фазу, останню пропускають через ційної колони, розширюють з одержанням продукдросельний клапан, а продукти, одержані після ту, збагаченого компонентами важче метану, клапана, частково або повністю направляють в останній частково чи повністю направляють в рекректифікаційну колону. тифікаційну колону або повертають у потік газо19. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що фазових продуктів до його розширення. газофазові продукти, які надходять з ректифіка32. Спосіб за п. 31, який відрізняється тим, що ційної колони, додатково охолоджують. збагачену компонентами важче метану частину 20. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що продуктів, одержаних після розширення газофазощонайменше частину газофазових продуктів, які вого продукту, повертають у вихідну суміш до її надходять з ректифікаційної колони, направляють розширення. у суміш до її розширення разом із частиною про33. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що до дуктів, одержаних після дросельного клапана. розширення або після розширення суміш або її 21. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що частину пропускають через турбіну турбодетандещонайменше частину відсепарованої із суміші рідра. кої фази використовують для додаткового охоло34. Спосіб низькотемпературної сепарації суміші дження суміші або її частини та направляють у вуглеводневих газів, що включає охолодження суміш до її розширення. суміші, розширення суміші або її частини без ви22. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що в конання механічної роботи, часткову конденсацію процесі розширення або після нього із суміші сесуміші при її розширенні, розділення суміші або її парують рідку фазу, останню пропускають через частини в ректифікаційній колоні з одержанням дросельний клапан, частину продуктів, одержаних продуктів у рідкій та газовій фазі, який відрізняпісля дросельного клапана, використовують для ється тим, що процес розширення суміші провоохолодження суміші або її частини та направляють дять, пропускаючи суміш через сопловий канал, у суміш до її розширення. причому в сопловому каналі та/або на вході в соп23. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що ловий канал потік суміші закручують, на виході із потік суміші розділяють щонайменше на дві частисоплового каналу або його частини потік суміші ни, одну з яких прокачують через турбіну детандерозділяють щонайменше на два потоки, один з ра та направляють в ректифікаційну колону, а іншу яких збагачений компонентами важче метану, а розширюють у завихреному потоці, прокачуваному інший збіднений цими компонентами, збагачений через сопловий канал, з одержанням частини попотік частково або повністю направляють у суміш току, збагаченої компонентами важче метану, і 5 86266 6 48. Спосіб за п. 37, який відрізняється тим, що до до її розширення, а газофазові продукти, що надрозширення або після розширення суміш чи її часходять з ректифікаційної колони, частково або тину пропускають через турбіну турбодетандера. повністю змішують зі збідненим потоком. 49. Спосіб низькотемпературної сепарації суміші 35. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що вуглеводневих газів, який включає охолодження після розділення потоків щонайменше один з них суміші, розширення суміші або її частини без вистискають, пропускаючи потік через дифузор. конання механічної роботи, часткову конденсацію 36. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що до суміші при її розширенні, розділення суміші або її розширення або після нього із суміші або її частичастини в ректифікаційній колоні з одержанням ни сепарують рідку фазу, останню пропускають продуктів у рідкій та газовій фазі, який відрізнячерез дросельний клапан, а продукти, одержані ється тим, що процес розширення суміші провопісля клапана, частково або повністю направляють дять, пропускаючи суміш через сопловий канал, в ректифікаційну колону. причому в сопловому каналі та/або на вході в соп37. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що ловий канал потік суміші закручують, на виході із газофазові продукти, які надходять з ректифікасоплового каналу або його частини потік суміші ційної колони, додатково охолоджують. розділяють щонайменше на два потоки, один з 38. Спосіб за п. 36, який відрізняється тим, що яких збагачений компонентами важче метану, а щонайменше частину газофазових продуктів, які інший збіднений цими компонентами, збагачений надходять з ректифікаційної колони, направляють потік і газофазові продукти, що надходять з реку суміш до її розширення разом із частиною протифікаційної колони, частково або повністю напрадуктів, одержаних після дросельного клапана. вляють у суміш до її розширення. 39. Спосіб за п. 36, який відрізняється тим, що 50. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що щонайменше частину відсепарованої із суміші рідпісля розділення потоків щонайменше один з них кої фази використовують для додаткового охолостискають, пропускаючи потік через дифузор. дження суміші або її частини та направляють у 51. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що до суміш до її розширення. розширення суміш або її частину змішують в ежек40. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що в торі з газофазовими продуктами, які надходять з процесі охолодження або після нього із суміші серектифікаційної колони. парують рідку фазу, останню пропускають через 52. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що до дросельний клапан, частину продуктів, одержаних розширення та/або після нього із суміші чи її часпісля дросельного клапана, використовують для тини сепарують рідку фазу, останню пропускають охолодження суміші і направляють у суміш до її через дросельний клапан, а продукти, одержані розширення. після клапана, частково або повністю направляють 41. Спосіб за п. 34 або 40, який відрізняється в ректифікаційну колону. тим, що до розширення або після розширення су53. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що міш або її частину пропускають через турбіну тургазофазові продукти, які надходять з ректифікабодетандера. ційної колони, додатково охолоджують. 42. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що до 54. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що розширення суміш додатково стискають у компрещонайменше частину газофазових продуктів, які сорі. надходять з ректифікаційної колони, направляють 43. Спосіб за будь-яким з пп. 34, 40, який відрізу суміш до її дроселювання разом із частиною няється тим, що після змішування із продуктами, продуктів, одержаних після дросельного клапана. які направляють у вихідну суміш до її розширення, 55. Спосіб за п. 52, який відрізняється тим, що одержану суміш додатково стискають у компресощонайменше частину відсепарованої із суміші рідрі. кої фази використовують для додаткового охоло44. Спосіб за п. 43, який відрізняється тим, що дження суміші або її частини та направляють у газофазові продукти, які надходять з ректифікасуміш до її розширення. ційної колони, охолоджують, розширюють і виді56. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що до ляють збагачену компонентами важче метану часрозширення або після розширення із суміші сепатину продуктів, яку частково або повністю рують рідку фазу, останню пропускають через направляють в ректифікаційну колону. дросельний клапан, продукти, одержані після дро45. Спосіб за п. 43, який відрізняється тим, що сельного клапана, використовують для охологазофазові продукти, які надходять з ректифікадження суміші або її частини. ційної колони, перед охолодженням додатково 57. Спосіб за п. 49 або 56, який відрізняється стискають у компресорі. тим, що до розширення або після розширення су46. Спосіб за п. 45, який відрізняється тим, що міш чи її частину пропускають через турбіну тургазофазові продукти, які надходять з ректифікабодетандера. ційної колони, розширюють із одержанням продук58. Спосіб за п. 56, який відрізняється тим, що до ту, збагаченого компонентами важче метану, розширення суміш додатково стискають у компреостанній частково або повністю направляють в сорі. ректифікаційну колону або повертають у потік га59. Спосіб за будь-яким з пп. 49, 56, який відріззофазових продуктів до його розширення. няється тим, що після змішування із продуктами, 47. Спосіб за п. 46, який відрізняється тим, що які направляють у вихідну суміш до її розширення, збагачену компонентами важче метану частину одержану суміш додатково стискають у компресопродуктів, одержаних після розширення газофазорі. вого продукту, повертають у вихідну суміш до її розширення. 7 86266 8 60. Спосіб за п. 59, який відрізняється тим, що ту, збагаченого компонентами важче метану, газофазові продукти, які надходять з ректифікаостанній частково або повністю направляють в ційної колони, охолоджують, розширюють і видіректифікаційну колону або повертають у потік галяють збагачену компонентами важче метану часзофазових продуктів до його розширення. тину продуктів, яку частково або повністю 63. Спосіб за п. 62, який відрізняється тим, що направляють в ректифікаційну колону. збагачену компонентами важче метану частину 61. Спосіб за п. 60, який відрізняється тим, що продуктів, одержаних після розширення газофазогазофазові продукти, які надходять з ректифікавого продукту, повертають у вихідну суміш до її ційної колони, перед охолодженням додатково розширення. стискають у компресорі. 64. Спосіб за п. 53, який відрізняється тим, що до 62. Спосіб за п. 61, який відрізняється тим, що розширення або після розширення суміш або її газофазові продукти, які надходять з ректифікачастину пропускають через турбіну турбодетандеційної колони, розширюють із одержанням продукра. Дана заявка претендує на конвенційний пріоритет від 24.09.2004 відповідно до першої російської заявки №2004128348/06(030834), вміст якої повністю включений в даний опис за посиланням. Пропонований винахід стосується техніки сепарації газу, а саме, систем та способів низькотемпературної сепарації газу. Існуючі способи низькотемпературного виділення цільових компонентів з газової суміші основані на охолодженні газової суміші, конденсації цільових компонентів з наступним розділенням конденсату, що містить цільові компоненти, та газової суміші. При цьому охолодження газової суміші звичайно здійснюють або шляхом виконання механічної роботи при розширенні газу в соплах чи детандерах, або із застосуванням охолодних пристроїв. Типові процеси низькотемпературного відділення цільових компонентів від газової суміші описані, наприклад, у патентних документах US 6182468 В1 та RU 2047061 С1. Спосіб згідно US 6182468 В1 оснований на охолодженні газової суміші з її дроселюванням у клапані ДжоуляТомсона, тоді як згідно RU 2047061 С1 використовується турбіна турбодетандера. Спосіб, описаний в US 6182468 В1, включає охолодження суміші, розширення суміші без виконання механічної роботи, часткову конденсацію суміші при її розширенні, розділення суміші або її частини в ректифікаційній колоні з одержанням продуктів у рідкій та газовій фазах. У цьому випадку охолодження суміші проводиться за допомогою рекуперативних теплообмінників і холодильного агрегату, а розширення суміші здійснюється шляхом дроселювання суміші в клапані ДжоуляТомсона. Спосіб, описаний в RU 2047061 С1, включає охолодження суміші та її сепарацію на парову і рідку фази, розширення однієї частини парової фази без виконання механічної роботи, а іншої - з виконанням механічної роботи, розділення розширеної суміші в ректифікаційній колоні з одержанням газового та рідкого продуктів. Істотними недоліками описаних способів низькотемпературної сепарації газів є значні втрати тиску суміші в процесі низькотемпературної сепарації та підвищені витрати енергії. Відповідно до одного з аспектів варіанта здійснення винаходу передбачається охолодження суміші, розширення суміші без виконання механічної роботи, часткова конденсація суміші при її розширенні та розділення суміші або її частини в ректифікаційній колоні з одержанням продуктів у рідкій і газовій фазах. Процес розширення суміші здійснюють, пропускаючи суміш через сопловий канал, причому в сопловому каналі та/або на вході в сопловий канал потік суміші закручують, на виході із соплового каналу або його частини потік суміші розділяють, щонайменше, на два потоки, один з яких збагачений компонентами важче метану, а інший збіднений цими компонентами, збагачений потік частково або повністю направляють в ректифікаційну колону, а газофазові продукти, одержані в ректифікаційній колоні, частково або повністю направляють у суміш до її розширення. Відповідно до одного з аспектів варіанта здійснення винаходу, пропонується спосіб низькотемпературної сепарації газової суміші, придатний для сепарації суміші вуглеводневих газів, який включає охолодження газової суміші, конденсацію газової суміші для одержання потоку рідини та газу/пари, ректифікацію, щонайменше, частини потоку рідини з одержанням відповідних газофазових продуктів, перенесення теплової енергії, щонайменше, до одного з потоків першої групи, що включає потік рідини, потік газу/пари та потік газофазових продуктів, від, щонайменше, одного іншого потоку другої групи, що включає газову суміш, потік рідини, потік газу/пари та потік газофазових продуктів, або від, щонайменше, одного з потоків першої групи до, щонайменше, одного іншого потоку другої групи для повторного використання енергії. У деяких варіантах спосіб включає також розширення та закручування, щонайменше, частини газофазових продуктів. У деяких більш специфічних варіантах охолодження газової суміші включає, щонайменше, часткове змішування газової суміші з, щонайменше, частиною, щонайменше, одного з таких потоків: потоку рідини, потоку газу/пари, потоку газофазових продуктів, іншого потоку, першого та другого потоків. У деяких більш специфічних варіантах охолодження газової суміші включає, щонайменше, час 9 86266 10 найменше, газофазових продуктів, зв'язану з перткове перенесення тепла від газової суміші до, шим сепаратором газ-рідина для прийому потоку щонайменше, частини, щонайменше, одного з рідини і, щонайменше, один теплообмінник для таких потоків: потоку рідини, потоку газу/пари, поперенесення теплової енергії, щонайменше, до току газофазових продуктів, іншого потоку, першоодного з потоків першої групи, що включає потік го та другого потоків. рідини, потік газу/пари та потік газофазових продуУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ктів, від, щонайменше, одного іншого потоку другої включає також стиснення, щонайменше, частини групи, що включає газову суміш, потік рідини, потік газофазових продуктів. газу/пари та потік газофазових продуктів, або від, У деяких більш специфічних варіантах спосіб щонайменше, одного з потоків першої групи до, включає також охолодження, щонайменше, частищонайменше, одного іншого потоку другої групи ни потоку газу/пари. для повторного використання енергії усередині У деяких більш специфічних варіантах спосіб системи. включає також стиснення, щонайменше, частини У деяких варіантах перший пристрій для розпершого потоку. ширення суміші зв'язаний з ректифікаційною колоУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ною для подачі до неї, щонайменше, частини включає також стиснення, щонайменше, частини першого потоку. другого потоку. У деяких більш специфічних варіантах систеУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ма додатково включає перший змішувач для змівключає також охолодження, щонайменше, частишування вихідної газової суміші з повертаним пони першого потоку. током, що містить, щонайменше, частину, У деяких більш специфічних варіантах спосіб щонайменше, одного з таких потоків: потоку рідивключає також охолодження, щонайменше, частини, потоку газу/пари, потоку газофазових продукни другого потоку. тів, іншого потоку, першого та другого потоків. У деяких більш специфічних варіантах переУ деяких більш специфічних варіантах систенесення теплової енергії включає змішування, щома додатково включає перший компресор для стинайменше, частини, щонайменше, двох потоків, снення, щонайменше, частини газофазових продуміж якими відбувається перенесення тепла. ктів. У деяких більш специфічних варіантах переУ деяких більш специфічних варіантах систенесення теплової енергії включає обмін тепловою ма додатково включає перший компресор для стиенергією між двома потоками без змішування даснення, щонайменше, частини потоку газу/пари. них потоків. У деяких більш специфічних варіантах систеУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ма додатково включає перший компресор для стидодатково включає пропускання, щонайменше, снення, щонайменше, частини першого потоку. частини потоку газу/пари через турбіну. У деяких більш специфічних варіантах систеУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ма додатково включає перший компресор для стидодатково включає пропускання, щонайменше, снення, щонайменше, частини другого потоку. частини другого потоку через турбіну. У деяких більш специфічних варіантах систеУ деяких більш специфічних варіантах спосіб ма додатково включає перший холодильний агредодатково включає конденсацію, щонайменше, гат для охолодження, щонайменше, частини перчастини газофазових продуктів. шого потоку. У деяких більш специфічних варіантах спосіб У деяких більш специфічних варіантах систедодатково включає конденсацію, щонайменше, ма додатково включає перший холодильний агречастини потоку рідини. гат для охолодження, щонайменше, частини друУ деяких більш специфічних варіантах спосіб гого потоку. додатково включає конденсацію, щонайменше, У деяких більш специфічних варіантах перечастини потоку газу/пари. несення теплової енергії включає змішування, щоУ деяких більш специфічних варіантах спосіб найменше, частини, щонайменше, двох потоків, додатково включає розширення та закручування, між якими відбувається перенесення тепла. щонайменше, частини газофазових продуктів. У деяких більш специфічних варіантах переВідповідно до одного з аспектів варіанта винанесення теплової енергії включає обмін тепловою ходу пропонується система для низькотемператуенергією між двома потоками без змішування дарної сепарації газової суміші, застосовна для сених потоків. парації компонентів суміші вуглеводневих газів. У деяких більш специфічних варіантах систеДана система включає: перший сепаратор газма додатково включає турбіну для розширення, рідина для розділення вихідної газової суміші на щонайменше, частини потоку газу/пари, зв'язану з потік рідини та потік газу/пари; перший пристрій першим сепаратором газ-рідина для одержання для розширення суміші, що забезпечує одержання від нього, щонайменше, частини потоку газу/пари. першого та другого потоків, який зв'язаний з перУ деяких більш специфічних варіантах систешим сепаратором газ-рідина для одержання потома додатково включає турбіну, встановлену з моку газу/пари і включає засіб закручування для зажливістю приймання, щонайменше, частини іншокручування потоку газу/пари та для відокремлення го потоку, через яку проходить, щонайменше, при цьому найважчих компонентів потоку гачастина другого потоку. зу/пари від його легких компонентів, причому важкі У деяких більш специфічних варіантах систекомпоненти, краще, утворюють перший потік, а ма додатково включає, щонайменше, ще один більш легкі компоненти, краще, утворюють другий сепаратор газ-рідина для відокремлення усередині потік; ректифікаційну колону для одержання, що 11 86266 12 Фіг.10 є схематичним зображенням системи системи, щонайменше, потоку рідини або потоку для низькотемпературної сепарації газової суміші газу/пари. відповідно до дев'ятого варіанта винаходу; У деяких більш специфічних варіантах систеФіг.11 є схематичним зображенням системи ма додатково включає, щонайменше, ще один для низькотемпературної сепарації газової суміші конденсатор для подальшої конденсації, щонайвідповідно до десятого варіанта винаходу; менше, частини потоку рідини. Фіг.12 є схематичним зображенням системи У деяких більш специфічних варіантах систедля низькотемпературної сепарації газової суміші ма додатково включає, щонайменше, ще один відповідно до одинадцятого варіанта винаходу; конденсатор для конденсації, щонайменше, часФіг.13 є схематичним зображенням системи тини потоку газу/пари. для низькотемпературної сепарації газової суміші У деяких більш специфічних варіантах систевідповідно до дванадцятого варіанта винаходу; ма додатково включає ще один пристрій для розФіг.14 є схематичним зображенням системи ширення та закручування, щонайменше, частини для низькотемпературної сепарації газової суміші газофазових продуктів. відповідно до тринадцятого варіанта винаходу; При цьому варіанти способу за винаходом реФіг.15 є схематичним зображенням системи комендуються до використання, коли: збагачений для низькотемпературної сепарації газової суміші потік направляють, частково або повністю, в реквідповідно до чотирнадцятого варіанта винаходу; тифікаційну колону, а газофазові продукти, що Фіг.16 є схематичним зображенням системи виходять з ректифікаційної колони, змішують, часдля низькотемпературної сепарації газової суміші тково або повністю, зі збідненим потоком; збагачевідповідно до п'ятнадцятого варіанта винаходу; ний потік направляють, частково або повністю, в Фіг.17 є схематичним зображенням системи суміш до її розширення, а газофазові продукти, що для низькотемпературної сепарації газової суміші надходять з ректифікаційної колони, змішують, відповідно до шістнадцятого варіанта винаходу; частково або повністю, зі збідненим потоком; або Фіг.18 є схематичним зображенням системи збагачений потік і газофазові продукти, що виходля низькотемпературної сепарації газової суміші дять з ректифікаційної колони, направляють, частвідповідно до сімнадцятого варіанта винаходу; ково або повністю, у суміш до її розширення. Фіг.19 є схематичним зображенням системи Інші аспекти та ознаки даного винаходу стадля низькотемпературної сепарації газової суміші нуть зрозумілі фахівцям у даній області при розвідповідно до вісімнадцятого варіанта винаходу; гляді нижченаведеного опису конкретних варіантів Фіг.20 є схематичним зображенням системи винаходу. для низькотемпературної сепарації газової суміші Для полегшення розуміння даного винаходу та відповідно до дев'ятнадцятого варіанта винаходу; для того, щоб більш чітко показати, як він може Фіг.21 є схематичним зображенням системи бути реалізований, далі будуть наведені посиландля низькотемпературної сепарації газової суміші ня на прикладені креслення, що ілюструють, як відповідно до двадцятого варіанта винаходу; приклад, різні аспекти варіантів даного винаходу. Фіг.22 є схематичним зображенням системи На кресленнях: для низькотемпературної сепарації газової суміші Фіг.1 є схематичним зображенням системи для відповідно до двадцять першого варіанта винахонизькотемпературної сепарації газової суміші відду; повідно до першого варіанта винаходу; Фіг.23 є схематичним зображенням системи Фіг.2 - це схематичне зображення апарата для для низькотемпературної сепарації газової суміші низькотемпературної сепарації газів, показаного відповідно до двадцять другого варіанта винаходу. на Фіг.1; Деякі з варіантів винаходу дозволяють зменФіг.3 є схематичним зображенням системи для шити витрати енергії в установках низькотемперанизькотемпературної сепарації газової суміші відтурної сепарації (НТС). Дана задача відповідно до повідно до другого варіанта винаходу; деяких варіантів винаходу, включаючи перший Фіг.4 є схематичним зображенням системи для варіант пропонованого способу, може бути вирінизькотемпературної сепарації газової суміші відшена за рахунок того, що, відповідно до даного повідно до третього варіанта винаходу; способу, який включає, як і відомий процес НТС Фіг.5 є схематичним зображенням системи для для суміші вуглеводневих газів, охолодження сунизькотемпературної сепарації газової суміші відміші, розширення суміші або її частини без викоповідно до четвертого варіанта винаходу; нання механічної роботи, часткову конденсацію Фіг.6 є схематичним зображенням системи для суміші при її розширенні, розділення суміші або її низькотемпературної сепарації газової суміші відчастини в ректифікаційній колоні з одержанням повідно до п'ятого варіанта винаходу; продуктів у рідкій та газовій фазах, процес розшиФіг.7 є схематичним зображенням системи для рення суміші проводять, пропускаючи суміш через низькотемпературної сепарації газової суміші відсопловий канал, причому в сопловому каналі повідно до шостого варіанта винаходу; та/або на вході в сопловий канал потік суміші заФіг.8 є схематичним зображенням системи для кручують, на виході із соплового каналу або його низькотемпературної сепарації газової суміші відчастини потік суміші розділяють, щонайменше, на повідно до сьомого варіанта винаходу; два потоки, один з яких збагачений компонентами Фіг.9 є схематичним зображенням системи для важче метану, а інший збіднений цими компоненнизькотемпературної сепарації газової суміші відтами, збагачений потік частково або повністю наповідно до восьмого варіанта винаходу; правляють в ректифікаційну колону, а газофазові продукти, одержані в ректифікаційній колоні, част 13 86266 14 для закручування потоку. У деяких варіантах приково або повністю направляють в суміш до її розстрій 41 для закручування потоку може включати, ширення. щонайменше, одну лопать. ЗвужуванийНа Фіг.1 представлене схематичне зображенрозширний сопловий канал 43, розширюючись, ня системи 200 для низькотемпературної сепарації переходить у конічну секцію 45, що завершується газової суміші (яка далі для стислості буде йменувихідним кінцем В. На вихідному кінці В, усередині ватися системою 200) відповідно до першого варіконічної секції 45, розташований подільник 47, що анта винаходу. Фахівцям у відповідній області бусприяє розділенню вихідних потоків, які направляде зрозуміло, що система 200 включає також ють до першого та другого виходів 40а, 40b, відповідповідну комбінацію взаємозалежних структурвідно. них елементів, механічних систем, апаратних, Пристрій 40 для розширення суміші може бути апаратно-програмних та програмних засобів, які виконаний з встановленням пристрою 41 для завикористовуються для забезпечення функціонукручування потоку як на вході в сопловий канал, як вання системи 200. Однак на кресленні наведені показано на Фіг.2 [тобто так, як це запропоновано тільки ті елементи, що необхідні для опису різних в патентних публікаціях ЕР 1301588, US 6372019], аспектів даного варіанта. так і усередині соплового каналу [тобто так, як це Система 200 включає послідовно з'єднані пезапропоновано в патентних публікаціях ЕР рший змішувач 30, перший теплообмінник 32, пе0496128, WO 99/01794]. рший холодильний агрегат 34 та сепаратор 36 газСистема 200, показана на Фіг.1 та 2, працює в рідина. У деяких варіантах як холодильний агрегат такий спосіб. Вхідний потік 201 суміші, що відповіможе бути використаний теплообмінник. У першодає природному газу або іншій газовій суміші, вхого змішувача 30 є перший і другий входи 30а, 30b, дить у систему 200 через змішувач 30, де він змівідповідно. Перший вхід 30а є входом не лише для шується з потоком, який повертається від першого змішувача, але й входом у систему 200 в ректифікаційної колони 38 та містить стиснені та цілому. Другий вхід 30b служить входом для повеохолоджені газофазові продукти. Комбінація вхідртаного потоку, призначення якого більш докладно ного природного газу та повертаних продуктів добуде описане далі. Сепаратор 36 газ-рідина має датково охолоджується в першому теплообміннику перший і другий виходи 36а, 36b, відповідно. Пер32. Відповідно до загальної особливості винаходу ший вихід 36а є виходом для газу/пари, а другий перший теплообмінник 32 полегшує рекуперацію вихід 36b є виходом для рідини (або для змішаної теплової енергії, що в даному варіанті відповідає фази). У деяких варіантах сепаратор 36 газ-рідина повторному використанню енергії, що служить для є конденсатором. охолодження різних потоків усередині системи. Система включає також пристрій 40 для розБільш конкретно, перший теплообмінник 32 охоширення суміші та ректифікаційну колону 38. Прилоджує газову суміш, яка надходить у вигляді пристрій 40 для розширення суміші приєднаний для родного газу, шляхом перенесення тепла від суприйому потоку газу/пари до першого виходу 36а міші у вигляді природного газу до потоку, сепаратора 36 газ-рідина, тоді як другий вихід 36b повертаного від другого виходу 40Ь пристрою 40 сепаратора 36 газ-рідина зв'язаний з ректифікадля розширення суміші, в результаті чого відбуваційною колоною 38 для подачі до неї потоку рідини ється охолодження суміші у вигляді природного (або змішаної фази). газу. Пристрій 40 для розширення суміші має перСуміш у вигляді природного газу перед подаший і другий виходи 40а та 40b, відповідно. Перчею її в сепаратор 36 газ-рідина додатково охолоший вихід 40а приєднаний до ректифікаційної коджують в першому холодильному агрегаті 34. Уселони для подачі в неї першого потоку, який, краще, редині сепаратора 36 газ-рідина суміш у вигляді містить більш важкі компоненти. Другий вихід 40b природного газу розділяється на потік газу/пари та зв'язаний по лінії повернення із входом першого на потік, що містить рідку (або змішану) фазу. Потеплообмінника 32 для забезпечення охолоджентік газу/пари надходить із сепаратора 36 газня газової суміші, що надходить в перший змішурідина через його перший вихід 36а безпосередвач 30. ньо в пристрій 40 для розширення суміші. Потік Ректифікаційна колона 38 має перший і другий рідини надходить із сепаратора 36 газ-рідина чевиходи 38а та 38b, відповідно. Перший вихід 38а рез його другий вихід 36b безпосередньо в ректипо лінії повернення зв'язаний із другим входом 30b фікаційну колону 38. першого змішувача 30. Система 200 включає таНа першому виході 38а ректифікаційної колокож компресор 42 і другий холодильний агрегат 44, ни одержують газофазові продукти, а на її другому включений за послідовною схемою між першим виході 38b - рідкі продукти. Газофазові продукти виходом 38а ректифікаційної колони та другим стискують у компресорі 42 і охолоджують в друговходом 30b змішувача 30. му холодильному агрегаті 44 перед тим, як здійсПеред тим, як описати роботу системи 200, нити їхнє змішування зі згаданою сумішшю 201, буде більш докладно, з посиланням на Фіг.2, опищо надходить (вихідною). саний пристрій 40 для розширення суміші. ПриЯк показано на Фіг.2, усередині пристрою 40 стрій 40 для розширення суміші має трубчастий для розширення суміші вхідний потік газу/пари корпус із вхідним та вихідним кінцями, позначенирозділяють на перший і другий потоки. Суміш на ми як А і В, відповідно. Пристрій 40 для розширеноснові природного газу входить у пристрій 40 для ня суміші включає далі пристрій 41 для закручурозширення суміші, закручується за допомогою вання потоку, розташований поблизу вхідного пристрою 41 для закручування потоку та розшикінця пристрою 40, і звужуваний-розширний сопрюється, проходячи через звужуваний-розширний ловий канал 43, розташований за пристроєм 41 15 86266 16 або повністю направляють в ректифікаційну колосопловий канал 43. У процесі розширення потоку ну, а газофазові продукти, що надходять з ректисуміші більш важкі компоненти суміші рухаються фікаційної колони, частково або повністю змішувід центральної осі, у той час як більш легкі комють зі збідненим потоком. поненти залишаються поблизу до центральної осі. На Фіг.3 наведене схематичне зображення сиСаме тому потік газової суміші розділяється, щостеми 300 для низькотемпературної сепарації ганайменше, на перший і другий потоки таким чизової суміші (далі іменованої для стислості систеном, що перший потік містить, в основному, більш мою 300) у відповідності до другого варіанта важкі компоненти, а другий потік містить, в основвинаходу. Система 300, представлена на Фіг.3, ному, більш легкі компоненти. Перший потік вихосхожа із системою 200, проілюстрованою на Фіг.1, дить із пристрою 40 для розширення суміші через так що елементи, загальні для обох систем, мають його перший вихід 40а. Другий потік виходить із однакові цифрові позначення. При цьому при розпристрою 40 для розширення суміші через його гляді Фіг.3 частини опису, аналогічні частинам другий вихід 40b. опису Фіг.1, для стислості будуть опущені. ФахівБільш конкретно, у деяких з варіантів системи цям у відповідній області буде зрозуміло, що системпература потоку газу/пари під час процесу тема 300 включає також відповідну комбінацію розширення знижується в достатньому ступені для взаємозалежних структурних елементів, механічтого, щоб викликати часткову конденсацію суміші, них систем, апаратних, апаратно-програмних і тобто, утворення конденсату. Краплі конденсату в програмних засобів, що використовуються для полі відцентрових сил рухаються до стінок призабезпечення функціонування системи 300. Однак строю 40 для розширення суміші, формуючи біля на кресленні наведені тільки ті елементи, що нестінок двофазовий потік. Коли газова суміш є приобхідні для опису різних аспектів даного варіанта. родним газом, перший потік містить компоненти Розбіжності між системами 200 та 300 полягаважче метану, тоді як другий потік має значно ють у такому. Система 300 не має першого змішубільш високий вміст метану. вача 30, першого холодильного агрегата 34, другоОскільки в процесі розширення при закрученні го холодильного агрегата 44 та першого суміші в пристрої 40 для розширення суміші статикомпресора 42, але включає другий змішувач 48 і чний тиск суміші виявляється нижче тиску на виперший (дросельний) клапан 50. Перший дросельходах із пристрою 40 для розширення суміші, розний клапан підключений між другим виходом 36b ділення суміші усередині соплового каналу сепаратора 36 газ-рідина та ректифікаційною ковідбувається при більш низьких температурах, ніж лоною 38. Другий змішувач 48 має перший і другий температура суміші при її проходженні через завиходи, які виконані з можливістю приймання та значені виходи. При цьому в деяких варіантах за змішування потоків газу/пари, що надходять із рахунок повернення газофазового продукту з рекпристрою 40 для розширення суміші та ректифікатифікаційної колони 38 в суміш 201, що надходить, ційної колони 38. У другого змішувача є також видо її обробки забезпечується більш глибоке роздіхід, з якого газова суміш може надходити до перлення суміші. шого теплообмінника 32. Після розділення потоків у пристрої 40 для При роботі системи вихідну суміш 301 охолорозширення суміші, щонайменше, один з них можджують в першому теплообміннику 32 перед подана стискати, пропускаючи потік через дифузор. На чею її прямо в сепаратор 36. Потік рідини із сепаФіг.2 представлений приклад, коли в пристрої для ратора 36 направляють через дросельний клапан розширення суміші на виході із соплового каналу 50 в ректифікаційну колону 38. Газофазові продукпотік суміші розділяють на два потоки, причому ти з ректифікаційної колони змішують у другому кожний з потоків потім стискується в дифузорі. Це змішувачі 48 із другим потоком (який містить, в дозволяє зменшити втрати тиску на пристрої 40 основному, більш легкі компоненти сепарації) від для розширення суміші. пристрою 40 для розширення суміші з одержанням До розширення суміш або її частину можна змішаного потоку для лінії повернення. Даний потік змішувати в ежекторі з газофазовими продуктами, потім проходить через перший теплообмінник 32, у що надходять з ректифікаційної колони. Приклад якому тепло переноситься від вихідної суміші 301 такої реалізації ілюструється на Фіг.1, де ежектор до потоку, що надходить по лінії повернення, в використовується як змішувач 30. результаті чого відбувається охолодження вихідВ наступному варіанті пропонованого способу ної суміші без додавання енергії в систему 300. низькотемпературної сепарації суміші вуглеводнеДаний спосіб дозволяє зменшити необхідні вих газів, який включає охолодження суміші, розперепади тиску в установках для низькотемпераширення суміші або її частини без виконання метурної сепарації. ханічної роботи, часткову конденсацію суміші при В іншому варіанті пропонованого способу ниїї розширенні, розділення суміші або її частини в зькотемпературної сепарації суміші вуглеводневих ректифікаційній колоні з одержанням продуктів у газів, який включає охолодження суміші, розширідкій та газовій фазах, процес розширення суміші рення суміші або її частини без виконання механіпроводять, відповідно до винаходу, пропускаючи чної роботи, часткову конденсацію суміші при її суміш через сопловий канал. При цьому в соплорозширенні, розділення суміші або її частини в вому каналі та/або на вході в сопловий канал потік ректифікаційній колоні з одержанням продуктів у суміші закручують, на виході із соплового каналу рідкій та газовій фазах, відповідно до винаходу або його частини потік суміші розділяють, щонайпроцес розширення суміші проводять, пропускаюменше, на два потоки, один з яких збагачений чи суміш через сопловий канал, причому в соплокомпонентами важче метану, а інший збіднений вому каналі та/або на вході в сопловий канал потік цими компонентами. Збагачений потік частково 17 86266 18 або її частини без виконання механічної роботи, суміші закручують, на виході із соплового каналу часткову конденсацію суміші при її розширенні, або його частини потік суміші розділяють, щонайрозділення суміші або її частини в ректифікаційній менше, на два потоки, один з яких збагачений колоні з одержанням продуктів у рідкій та газовій компонентами важче метану, а інший збіднений фазах, відповідно до винаходу процес розширення цими компонентами. Збагачений потік частково суміші проводять, пропускаючи суміш через сопабо повністю направляють у суміш до її розшиловий канал, причому в сопловому каналі та/або рення, а газофазові продукти, що надходять з рекна вході в сопловий канал потік суміші закручують, тифікаційної колони, частково або повністю зміна виході із соплового каналу або його частини шують зі збідненим потоком. потік суміші розділяють, щонайменше, на два поНа Фіг.4 дане схематичне зображення системи токи, один з яких збагачений компонентами важче 400 для низькотемпературної сепарації газової метану, а інший -збіднений цими компонентами, суміші (далі іменованої для стислості системою збагачений потік і газофазові продукти, що надхо400), відповідно до третього варіанта винаходу. дять з ректифікаційної колони, частково або повніСистема 400, представлена на Фіг.4, схожа із сисстю направляють у суміш до її розширення. темами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3, так що На Фіг.5 дане схематичне зображення системи елементи, спільні для всіх систем, мають однакові 500 для низькотемпературної сепарації газової цифрові позначення. При цьому при розгляді Фіг.4 суміші (далі іменованої для стислості системою частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 500), відповідно до четвертого варіанта винаходу. 3, для стислості будуть опущені. Фахівцям у відпоСистема 500, представлена на Фіг.5, схожа із сисвідній області буде зрозуміло, що система 400 темами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3-4, так що включає також відповідну комбінацію взаємозалеелементи, спільні для всіх систем, мають однакові жних структурних елементів, механічних систем, цифрові позначення. При цьому при розгляді Фіг.5 апаратних, апаратно-програмних і програмних частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та засобів, які використані для забезпечення функці3-4, для стислості будуть опущені. Фахівцям у відонування системи 400. Однак на кресленні навеповідній області буде зрозуміло, що система 500 дені тільки елементи, необхідні для опису різних включає також відповідну комбінацію взаємозалеаспектів даного варіанта. жних структурних елементів, механічних систем, Варіант, представлений на Фіг.4, має наступні апаратних, апаратно-програмних і програмних особливості. Система 400 включає перший змішузасобів, які використані для забезпечення функцівач 30, аналогічний показаному на Фіг.1. Система онування системи 500. Однак на кресленні наве400 включає також другий холодильний агрегат 44 дені тільки ті елементи, що необхідні для опису і перший компресор 42. Однак перший компресор різних аспектів даного варіанта. 42 і другий холодильний агрегат 44 включені між Варіант, представлений на Фіг.5, має наступні першим теплообмінником 32 і другим входом 30b особливості. Система 500 включає другий тепло(зв'язаним з лінією повернення) першого змішуваобмінник 52. Другий змішувач 48 і другий теплоча 30. При цьому перший вихід 40а пристрою 40 обмінник 52 включені між першим виходом 36а для розширення суміші з'єднаний з першим теплосепаратора 36 газ-рідина та входом пристрою 40 обмінником 32, а не з ректифікаційною колоною для розширення суміші. Другий теплообмінник 52 38, як це показано на Фіг.1. виконаний також з можливістю приймати перший При роботі системи вихідну суміш 401 змішупотік з першого виходу 40а пристрою 40 для розють в першому змішувачі 30 з першим потоком ширення суміші до того, як цей перший потік на(тобто, з потоком, який включає, в основному, дійде до першого теплообмінника 32, як це було більш важкі компоненти суміші, сепарованої в приописано з посиланням на Фіг.4. строї 40 для розширення суміші). Таким чином, При роботі системи потік пари від сепаратора перший потік від першого виходу 40а пристрою 40 36 змішують із потоком газу/пари, що надходить з для розширення суміші змішується з вихідною сувиходу ректифікаційної колони 38, у другому змімішшю 401. Суміш, що виходить із першого змішушувачі 48. Потік, що надходить із другого змішувавача 30, пропускають потім через перший теплоча 48, перед пропусканням через пристрій 40 для обмінник 32, щоб додатково відрегулювати розширення суміші охолоджують у другому теплотемпературу газової суміші, що надходить до ньообміннику 52. Перший потік (з першого виходу 40а го. Перший теплообмінник 32 виконаний з можлипристрою 40 для розширення суміші) спочатку вістю подачі в нього, як потоку для регулювання пропускають через другий теплообмінник 52 (для температури, потоку з першого виходу пристрою того, щоб охолодити потік з виходу другого змішу40 для розширення суміші. Завдяки використанню вача 48), а потім - через перший теплообмінник 32 лінії повернення знов забезпечується збереження (для того, щоб охолодити потік з виходу першого енергії в системі, за рахунок чого може бути підзмішувача 30). Після цього той саме перший потік вищена її ефективність. стискають в першому компресорі 42, а потім охоУ деяких варіантах газофазові продукти, що лоджують в другому холодильному агрегаті 44 витікають з ректифікаційної колони 38, змішують із перед тим, як здійснити його змішування з вихіддругим потоком, що надходить із другого виходу ною газовою сумішшю 501. Другий потік (з другого 40b пристрою 40 для розширення суміші, у друговиходу 40b пристрою 40 для розширення суміші) му змішувачі 48, причому результуюча суміш не може бути поданий безпосередньо на вихід сисможе бути випущена із системи 400. теми 500. Завдяки використанню лінії повернення В одному з варіантів способу низькотемперазнову забезпечується збереження енергії в систетурної сепарації суміші вуглеводневих газів, що включає охолодження суміші, розширення суміші 19 86266 20 700), відповідно до шостого варіанта винаходу. мі, за рахунок чого може бути підвищена її ефекСистема 700, представлена на Фіг.7, схожа із систивність. темами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3-6, так що Деякі варіанти системи 500 полегшують глибоелементи, спільні для всіх систем, мають однакові ке очищення другого вихідного потоку від прицифрові позначення. При цьому при розгляді Фіг.7 строю 40 для розширення суміші (тобто, потоку, частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та який містить, в основному, більш легкі компоненти 3-6, для стислості будуть опущені. Фахівцям у відгазової суміші). Більш конкретно, стосовно до обповідній області буде зрозуміло, що система 700 робки природного газу, завдяки змішуванню первключає також відповідну комбінацію взаємозалешого потоку з вихідною сумішшю 501 другий потік жних структурних елементів, механічних систем, може бути істотно збіднений паровими компоненапаратних, апаратно-програмних та програмних тами важче метану. засобів, які використані для забезпечення функціДо процесу розширення та/або після нього із онування системи 700. Однак на кресленні навесуміші або її частини можна відсепарувати рідку дені тільки ті елементи, що необхідні для опису фазу, яку пропускають через дросельний клапан, а різних аспектів даного варіанта. одержані продукти направляють в ректифікаційну Варіант, що відповідає системі 700, має настуколону. На Фіг.6, як приклад, дане схематичне зопні особливості. Другий теплообмінник 52 включебраження системи 600 для низькотемпературної ний між першим дросельним клапаном 50 і входом сепарації газової суміші (далі іменованої для стисректифікаційної колони 38. Другий холодильний лості системою 600), відповідно до п'ятого варіанагрегат 44 включений між ректифікаційною колота винаходу. Система 600, представлена на Фіг.6, ною 38 і другим теплообмінником 52. Більш конксхожа із системами, проілюстрованими на Фіг.1 та ретно, другий холодильний агрегат 44 установле3-5, так що елементи, спільні для всіх систем, маний з можливістю прийому та охолодження ють однакові цифрові позначення. При цьому при газофазових продуктів, що надходять із першого розгляді Фіг.6 частини опису, аналогічні частинам виходу 38а ректифікаційної колони 38. Другий тепопису Фіг.1 та 3-5, для стислості будуть опущені. лообмінник 52 зв'язаний також з першим змішуваФахівцям у відповідній області буде зрозуміло, що чем 30 для того, щоб подавати охолоджені газосистема 600 включає також відповідну комбінацію фазові продукти від ректифікаційної колони 38 як взаємозалежних структурних елементів, механічвхідний поток, що повертається до першого зміних систем, апаратних, апаратно-програмних і шувача 30. програмних засобів, які використані для забезпеПри роботі системи вихідну суміш 701 змішучення функціонування системи 600. Однак на креють із газофазовими продуктами, що надходять з сленні наведені тільки ті елементи, що необхідні ректифікаційної колони 38, як це показано на Фіг.1. для опису різних аспектів даного варіанта. Однак спочатку, до змішування з вихідною сумішВаріант, представлений на Фіг.6, має наступні шю, газофазові продукти охолоджують за допомоособливості. Система 600 включає другий сепарагою другого холодильного агрегату 44 і другого тор 60 газ-рідина, у якого є перший і другий виходи теплообмінника 52. При цьому другий теплообмін60а та 60b, відповідно, зв'язані з другим змішуваник 52 нагріває другий потік від сепаратора 36 газчем 48 та з ректифікаційною колоною 38. Система рідина до його подачі в ректифікаційну колону 38. 600 включає також другий (дросельний) клапан 66, Таке виконання сприяє більш раціональному розвключений між другим виходом 60Ь і входом рекподілу потоків маси та ентальпії в процесі низькотифікаційної колони 38. Перший вихід 40а притемпературної сепарації. строю 40 для розширення суміші виконаний з моУ деяких варіантах способу, щонайменше, чажливістю подачі першого потоку від пристрою 40 стину газофазового продукту, що надходить з рекдля розширення суміші до другого сепаратора 60 тифікаційної колони, направляють у суміш до її газ-рідина. розширення разом із частиною продуктів, одержаПри роботі системи, оскільки в ній є два сепаних при пропущенні відсепарованої із суміші рідиратори 36, 60 газ-рідина, сепарація рідини провони через дросельний клапан. На Фіг.8, як приклад, диться двічі: до та після розширення різних форм дане схематичне зображення системи 800 для суміші в пристрої 40 для розширення суміші. Більш низькотемпературної сепарації газової суміші (далі конкретно, перший потік від пристрою 40 для розіменованої для стислості системою 800), відповідширення суміші подають у другий сепаратор 60 но до сьомого варіанта винаходу. Система 800, газ-рідина, який формує другий потік парової фази представлена на Фіг.8, схожа із системами, прота другий потік рідини. Другий потік рідини прохоілюстрованими на Фіг.1 та 3-7, так що елементи, дить через другий дросельний клапан 66 і надхоспільні для всіх систем, мають однакові цифрові дить в ректифікаційну колону 38. позначення. При цьому при розгляді Фіг.8 частини Другий потік парової фази змішують з другим опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 3-7, для потоком із пристрою 40 для розширення суміші в стислості будуть опущені. Фахівцям у відповідній другому змішувачі 48. Суміш, одержану в другому області буде зрозуміло, що система 800 включає змішувачі 48, пропускають через перший теплообтакож відповідну комбінацію взаємозалежних струмінник 32, як це було описано раніше. ктурних елементів, механічних систем, апаратних, У всіх описаних варіантах способу газофазоапаратно-програмних і програмних засобів, які вий продукт, що надходить з ректифікаційної ковикористані для забезпечення функціонування лони, можна додатково охолодити. На Фіг.7, як системи 800. Однак на кресленні наведені тільки ті приклад, дане схематичне зображення системи елементи, що необхідні для опису різних аспектів 700 для низькотемпературної сепарації газової даного варіанта. суміші (далі іменованої для стислості системою 21 86266 22 системи 900. Однак на кресленні наведені тільки ті Варіант, що відповідає системі 800, має настуелементи, що необхідні для опису різних аспектів пні особливості. Сепарування рідини із суміші даного варіанта. здійснюється двічі до розширення в пристрої 40 Варіант, що відповідає системі 900, має настудля розширення суміші. Із цією метою другий сепні особливості. Перший холодильний агрегат 34 паратор 60 газ-рідина включений таким чином, установлений перед першим теплообмінником 32. щоб приймати комбінацію потоку рідини (або двоТретій теплообмінник 62 включений за послідовфазового потоку) від першого сепаратора 36 газною схемою між першим теплообмінником 32 і рідина та газофазових продуктів з ректифікаційної першим сепаратором 36 газ-рідина. Третій теплоколони 38. При цьому газофазові продукти з рекобмінник 62 виконаний також з можливістю одертифікаційної колони 38 спочатку пропускають чежання частини рідкого (або двофазового) потоку рез другий теплообмінник 52, який одержує також від першого сепаратора 36 газ-рідина. У зв'язку із рідку фазу (або двофазовий потік) з виходу другоцим між другим виходом 36b першого сепаратора го сепаратора 60. Завдяки цьому можлива перета третім теплообмінником 62 включений другий дача теплової енергії між двома названими потодросельний клапан 66 для того, щоб запобігати ками з відповідним охолодженням одного потоку реверсуванню потоку та підтримувати напірний та нагріванням іншого для того, щоб повторно витиск через третій теплообмінник 62. Крім того, як і користати енергію усередині системи 800. у системі 500, представленій на Фіг.5, газофазові Вихідну суміш 801 перед подачею в перший продукти з виходу ректифікаційної колони 38 об'сепаратор 36 газ-рідина охолоджують в першому єднують перед розширенням у змішувачі 48 з потеплообміннику 32 і додатково охолоджують в током газу/пари від першого сепаратора 36 газпершому холодильному агрегаті 34. Потік рідини із рідина. З цією метою, аналогічно тому, як це покасепаратора 36 газ-рідина пропускають через дрозано на Фіг.8, другий теплообмінник 52 включений сельний клапан 50 і змішують перед подачею в між першим виходом 38а ректифікаційної колони другий сепаратор 60 газ-рідина з газофазовими 38 і другим змішувачем 48. Другий теплообмінник продуктами, що надходять з ректифікаційної коло52 також одержує частину потоку рідини від перни 38. шого сепаратора 36 газ-рідина, причому між ними Другий сепаратор 60 газ-рідина формує друвключений перший дросельний клапан 50. гий потік рідини, який пропускають через другий При роботі системи частину потоку рідини від теплообмінник 52, в результаті чого відбувається першого сепаратора 36 газ-рідина використовують охолодження газофазових продуктів і нагрівання для охолодження вихідної суміші 901. Вихідну судругого потоку рідини. Після проходження через міш 901 охолоджують також в першому холодильдругий теплообмінник 52 другий потік рідини надному агрегаті 34, а потім змішують із частиною ходить в ректифікаційну колону 38. У системі пепотоку рідини від першого сепаратора 36 газредбачене також об'єднання потоків газу/пари від рідина, як це буде більш докладно описано далі. першого та другого сепараторів 36, 60 в другому Результуючу суміш додатково охолоджують в змішувачі 48 до того, як вони будуть подані в припершому теплообміннику 32 та в третьому теплострій 40 для розширення суміші, усередині якого із обміннику 62 перед тим, як подати її в перший сесумішшю відбувається процес, описаний вище з паратор 36 газ-рідина. Як має бути зрозуміло з посиланнями на Фіг.1 та 2, що приводить до утвопопереднього опису, перший сепаратор 36 газрення першого та другого потоків. Застосовно до рідина формує потік газу/пари та потік рідини обробки природного газу даний спосіб дозволяє (двофазовий потік). Потік газу/пари змішують у досягти більш глибокого очищення газового потоку другому змішувачі 48 з газофазовими продуктами за рахунок видалення більш значної частки композ ректифікаційної колони 38, а результуючу суміш нентів важче метану. газу/пари розширюють і розділяють на перший і У деяких варіантах частину відсепарованої із другий потоки, як це було описано вище з посисуміші рідини пропускають через дросельний клаланнями на Фіг.1 та 2. Перший потік подають в пан, а одержані продукти використовують для доректифікаційну колону 38, а другий потік повертадаткового охолодження суміші, прокачуючи їх чеють в перший теплообмінник 32. Як і у раніше опирез нагріті канали теплообмінника, в якому саних системах, теплообмінники сприяють повтоохолоджують суміш. Далі ці продукти направляють рному використанню енергії усередині системи у суміш до її розширення. На Фіг.9, як приклад, 900, підвищуючи тим самим її ефективність. дане схематичне зображення системи 900 для У деяких варіантах до або після розширення низькотемпературної сепарації газової суміші (далі суміші може бути використаний турбодетандер. На іменованої для стислості системою 900), відповідФіг.10, як приклад, дане схематичне зображення но до восьмого варіанта винаходу. Система 900, системи 1000 для низькотемпературної сепарації представлена на Фіг.9, схожа із системами, прогазової суміші (далі іменованої для стислості сисілюстрованими на Фіг.1 та 3-8, так що елементи, темою 1000), відповідно до дев'ятого варіанта виспільні для всіх систем, мають однакові цифрові находу. Система 1000, представлена на Фіг.10, позначення. При цьому при розгляді Фіг.9 частини схожа із системами, проілюстрованими на Фіг.1 та опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 3-8, для 3-9, так що елементи, спільні для всіх систем, мастислості будуть опущені. Фахівцям у відповідній ють однакові цифрові позначення. При цьому при області буде зрозуміло, що система 900 включає розгляді Фіг.10 частини опису, аналогічні частинам також відповідну комбінацію взаємозалежних струопису Фіг.1 та 3-9, для стислості будуть опущені. ктурних елементів, механічних систем, апаратних, Фахівцям у відповідній області буде зрозуміло, що апаратно-програмних і програмних засобів, які система 1000 включає також відповідну комбінавикористані для забезпечення функціонування 23 86266 24 що елементи, спільні для всіх систем, мають однацію взаємозалежних структурних елементів, мехакові цифрові позначення. При цьому при розгляді нічних систем, апаратних, апаратно-програмних і Фіг.11 частини опису, аналогічні частинам опису програмних засобів, які використані для забезпеФіг.1 та 3-10, для стислості будуть опущені. Фахівчення функціонування системи 1000. Однак на цям у відповідній області буде зрозуміло, що сискресленні наведені тільки ті елементи, що необтема 1100 включає також відповідну комбінацію хідні для опису різних аспектів даного варіанта. взаємозалежних структурних елементів, механічВаріант, що відповідає системі 1000, має наних систем, апаратних, апаратно-програмних і ступні особливості. Система 1000 включає турбіну програмних засобів, які використані для забезпе70, установлену між другим виходом 40b пристрою чення функціонування системи 1100. Однак на 40 для розширення суміші та першим теплообмінкресленні наведені тільки ті елементи, що необником 32. Система 1000 включає також другий хідні для опису різних аспектів даного варіанта. компресор 64, включений за послідовною схемою Варіант, що відповідає системі 1100, має наміж першим компресором 42 і другим входом 30b ступні особливості. Перший вхід 30а першого зміпершого змішувача 30. шувача 30 знову служить і як вхід до системи 1100 При роботі системи другий потік, що надхов цілому, і як вхід в перший змішувач 30. Перший дить із другого виходу 40b пристрою 40 для розкомпресор 42 включений за послідовною схемою ширення суміші, пропускають через турбіну 70, а між першим змішувачем 30 і першим холодильним потім через перший теплообмінник 32. У деяких агрегатом 34, який, у свою чергу, підключений за варіантах турбіна або аналогічний пристрій типу послідовною схемою до першого теплообмінника турбодетандера для розширення суміші можуть 32. Перший і другий виходи першого теплообмінбути використані для забезпечення її додаткового ника 32 зв'язані з першим сепаратором 36 газрозширення до чи після того, як суміш пройде черідина та з другим компресором 64, відповідно. рез пристрій 40 для розширення суміші. Крім того, Другий вихід 36b першого сепаратора газ-рідина вихідну суміш 1001 змішують із повертаним потозв'язаний із включеними паралельно першим та ком газу/пари, який включає частини потоку рідини другим дросельними клапанами 50 та 66, відповівід другого сепаратора 60 газ-рідина. Після цього дно, які, у свою чергу, зв'язані, відповідно, з рекрезультуючу суміш охолоджують в першому тептифікаційною колоною 38 та з другим теплообмінлообміннику 32 до її надходження в перший сепаником 52. Таким чином, потік рідини (двофазовий ратор 36 газ-рідина. потік) від першого сепаратора газ-рідина розділяПотік рідини від першого сепаратора 36 газють між другим теплообмінником 52 та ректифікарідина розділяють на першу та другу частини. Пеційною колоною. Другий теплообмінник 52 вклюршу частину пропускають через дросельний клачений з можливістю одержання також потоку пан 50 і подають в ректифікаційну колону 38. Другу газу/пари від першого сепаратора газ-рідина до частину першого потоку рідини перед тим, як змітого, як потік газу/пари надійде в пристрій 40 для шати її з потоком газу/пари від другого сепаратора розширення суміші. 60 газ-рідина, пропускають через другий дросельСистема 1100 є особливо корисною, коли в ний клапан 66. На відміну від цього, потік газу/пари процесі її роботи вихідна суміш 1101 надходить від першого сепаратора 36 газ-рідина пропускають при відносно низькому диференціальному тиску. через другий теплообмінник 52, де він охолоджуБільш конкретно, вихідну суміш 1101 змішують із ється перед тим, як надійти в другий змішувач 48. другим потоком, виділеним у пристрої 40 для розДругий змішувач приймає також газофазові продуширення суміші. Результуючу об'єднану суміш кти від ректифікаційної колони 38. Вихід другого потім стискають в першому компресорі 42 перед змішувача, як це було описано раніше, зв'язаний із тим, як охолодити її в першому холодильному агпристроєм 40 для розширення суміші. Перший регаті 34 та в першому теплообміннику 32. потік, що надходить із пристрою 40 для розширенПотік рідини від першого сепаратора 36 газня суміші, направляють в другий сепаратор 60 газрідина розділяють на першу частину, яку пропусрідина. Другий сепаратор формує також потік рікають через перший дросельний клапан 50 і подини, що надходить безпосередньо в ректифікадають в ректифікаційну колону 38, та на другу часційну колону 38. тину, яку пропускають через другий дросельний Описане розташування турбіни 70 відносно клапан 66 і подають в другий теплообмінник 52. другого потоку від пристрою 40 для розширення Після проходження через другий теплообмінник 52 суміші є сприятливим для збільшння ресурсу лодруга частина надходить у другий змішувач 48, де паток турбіни (не зображені), тому що в потоці, вона змішується з газофазовими продуктами з який обтікає лопатки, кількість конденсату (крапректифікаційної колони 38. Об'єднаний потік повелин) буде знижена, що приведе до зменшення ртають до першого змішувача 30 для змішування з їхнього зношування. вихідною сумішшю 1101, як це було описано вище. У деяких варіантах при недостатньому тиску в Потік газу/пари від першого сепаратора 36 подасуміші, щоб забезпечити ефективну роботу турбоють у пристрій 40 для розширення суміші, у якому детандера, може бути застосований компресор відбувається процес, описаний вище з посиланнядля додаткового стиснення суміші. На Фіг.11, як ми на Фіг.1 та 2. приклад, дане схематичне зображення системи В іншому, досить специфічному варіанті, після 1100 для низькотемпературної сепарації газової змішування вихідної суміші з повернутими у вихідсуміші (далі іменованої для стислості системою ну суміш продуктами суміш додатково стискають у 1100), відповідно до десятого варіанта винаходу. компресорі. На Фіг.12, як приклад, дане схематичСистема 1100, представлена на Фіг.11, схожа із не зображення системи 1200 для низькотемперасистемами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3-10, так 25 86266 26 проілюстрованими на Фіг.1 та 3-12, так що елеметурної сепарації газової суміші (далі іменованої нти, спільні для всіх систем, мають однакові цифдля стислості системою 1200), відповідно до одирові позначення. При цьому при розгляді Фіг.13 надцятого варіанта винаходу. Система 1200, частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та представлена на Фіг.12, схожа із системами, про3-12, для стислості будуть опущені. Фахівцям у ілюстрованими на Фіг.1 та 3-11, так що елементи, відповідній області буде зрозуміло, що система спільні для всіх систем, мають однакові цифрові 1300 включає також відповідну комбінацію взаємопозначення. При цьому при розгляді Фіг.12 частизалежних структурних елементів, механічних сисни опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 3-11, тем, апаратних, апаратно-програмних і програмдля стислості будуть опущені. Фахівцям у відповіних засобів, які використані для забезпечення дній області буде зрозуміло, що система 1200 функціонування системи 1300. Однак на кресленні включає також відповідну комбінацію взаємозаленаведені тільки ті елементи, що необхідні для опижних структурних елементів, механічних систем, су різних аспектів даного варіанта. апаратних, апаратно-програмних і програмних Варіант, що відповідає системі 1300, має назасобів, які використані для забезпечення функціступні особливості. Система 1300 включає другий онування системи 1200. Однак на кресленні навепристрій 80 для розширення суміші, аналогічний дені тільки ті елементи, що необхідні для опису за конструкцією та функцією пристрою 40 для різних аспектів даного варіанта. розширення суміші, описаному раніше з посиланВаріант, що відповідає системі 1200, має наням на Фіг.2. Подібно першому пристрою 40 для ступні особливості. Потік газу/пари на виході перрозширення суміші, пристрій 80 для розширення шого сепаратора 36 газ-рідина розділяють на два суміші має перший і другий виходи 80а, 80b, відпотоки. Перший потік подають у пристрій 40 для повідно. Перший вихід 80а призначений для подарозширення суміші. Другий потік подають в турбіну чі першого потоку, який містить більш важкі компо70, встановлену паралельно пристрою 40 для ненти, в другий сепаратор 60 газ-рідина, тоді як розширення суміші. Перший вихід 40а пристрою другий вихід 80b служить для об'єднання другого 40 для розширення суміші та вихід турбіни 70 зв'япотоку, який містить більш легкі компоненти, з позані із входами другого змішувача 48, який, у свою током газу/пари від другого сепаратора 60 газчергу, приєднаний до ректифікаційної колони 38. рідина. Система 1300 включає також насос 72 і Другий вихід 40b пристрою 40 для розширення третій дросельний клапан 74, включений за послісуміші та перший вихід 38а ректифікаційної колони довною схемою між потоком рідини (або двофазо38 зв'язані із входами третього змішувача 68, який, вим потоком) від другого сепаратора 60 газ-рідина у свою чергу, зв'язаний з послідовно включеними (тобто, між його другим виходом 60Ь) і третім тепдругим теплообмінником 52 та другим компресолообмінником 62, який, у свою чергу, зв'язаний з ром 64. Система 1200 є застосовною в ситуаціях, ректифікаційною колоною 38. Газофазові продукти коли бажано забезпечити підвищений тиск у сисз ректифікаційної колони 38 також пропускають темі для збільшення ефективності сепарації сумічерез третій теплообмінник 62. ші. При роботі системи газофазові продукти, що При роботі системи після змішування вихідної надходять з ректифікаційної колони 38, охолоджусуміші 1201 із частиною потоку рідини від першого ють, розширюють (в другому пристрої 80 для розсепаратора 36 газ-рідина результуючу суміш стисширення суміші) і розділяють, причому результуюкають у компресорі 42 та охолоджують в першому чий другий потік від другого пристрою 80 для холодильному агрегаті 34 і в першому теплооброзширення суміші направляють, частково або міннику 32. Іншу частину потоку рідини від першоповністю, назад в ректифікаційну колону 38. го сепаратора 36 газ-рідина пропускають через У деяких варіантах газофазові продукти, що дросельний клапан 50 і подають в ректифікаційну надходять з ректифікаційної колони, додатково колону 38. Потік газу/пари від першого сепаратора стискають у компресорі. На Фіг.14, як приклад, 36 газ-рідина також розділяють на дві частини. дане схематичне зображення системи 1400 для Першу частину направляють в турбіну 70, а другу низькотемпературної сепарації газової суміші (далі у пристрій 40 для розширення суміші. Перший поіменованої для стислості системою 1400), відповітік із пристрою 40 для розширення суміші та потік з дно до тринадцятого варіанта винаходу. Система виходу турбіни 70 змішують і подають в ректифі1400, представлена на Фіг.14, схожа із системами, каційну колону 38. Другий потік змішують із газопроілюстрованими на Фіг.1 та 3-13, так що елемефазовими продуктами, що надходять з ректифіканти, спільні для всіх систем, мають однакові цифційної колони 38, і перед їхнім випусканням із рові позначення. При цьому при розгляді Фіг.14 системи пропускають через другий теплообмінник частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 52 та компресор 64. 3-13, для стислості будуть опущені. Фахівцям у В одному, досить специфічному варіанті, гавідповідній області буде зрозуміло, що система зофазові продукти, що надходять з ректифікацій1400 включає також відповідну комбінацію взаємоної колони, охолоджують, розширюють і виділяють залежних структурних елементів, механічних сисзбагачену компонентами важче метану частину тем, апаратних, апаратно-програмних і програмпродуктів, яку частково або повністю направляють них засобів, які використані для забезпечення в ректифікаційну колону. На Фіг.13, як приклад, функціонування системи 1400. Однак на кресленні дане схематичне зображення системи 1300 для наведені тільки ті елементи, що необхідні для опинизькотемпературної сепарації газової суміші (далі су різних аспектів даного варіанта. іменованої для стислості системою 1300), відповіВаріант, що відповідає системі 1400, має надно до дванадцятого варіанта винаходу. Система ступні особливості. У системі 1400 є петля охоло1300, представлена на Фіг.13, схожа із системами, 27 86266 28 дження та стиснення, яка передбачена між пер(двофазовий потік) з виходу даного сепаратора 60 шим виходом 38а ректифікаційної колони 38 та подають в ректифікаційну колону 38. входом другого сепаратора 60 газ-рідина і має При роботі системи газофазові продукти, що включені послідовно третій теплообмінник 76, друнадходять з ректифікаційної колони 38, розширюгий компресор 64 та другий холодильний агрегат ють в другому пристрої 80 для розширення суміші, 44. При цьому вихід другого холодильного агрегащоб сепарувати важкі та легкі компоненти, як це ту включений в лінію повернення, що проходить було описано вище з посиланням на Фіг.2. Перший через третій теплообмінник 76. Перший вихід 60а потік (що включає більш важкі компоненти) з пер(що відповідає виходу для потоку газу/пари) другошого виходу 80а другого пристрою 80 для розшиго сепаратора 60 газ-рідина зв'язаний із другим рення суміші пропускають через другий сепаратор пристроєм 80 для розширення суміші. Перший 60 газ-рідина. Вихідний потік рідини (двофазовий вихід 80а даного пристрою 80 (що відповідає потік) накачують в ректифікаційну колону 38 за більш важким компонентам, виділеним в резульдопомогою насоса 72 і третього дросельного клататі процесу розширення та розділення) зв'язаний пана 74. Потік, що надходить із другого виходу 80b з ректифікаційною колоною 38, а потік з його друпристрою 80 для розширення суміші, об'єднують із гого виходу 80b об'єднують із потоком із другого потоками газу/пари, що надходять від другого севиходу 40b пристрою 40 для розширення суміші. паратора 60 та з другого виходу 40b пристрою 40 При роботі системи газофазові продукти з рекдля розширення суміші. Результуючу суміш повертифікаційної колони 38 охолоджують і стискають у тають в перший теплообмінник 32 для охолоджензазначеному ланцюзі охолодження та стиснення. ня вихідної суміші 1501. Вихідну суміш 1501, зміБільш конкретно, газофазові продукти з ректифішану з повернутим потоком (як це було описано каційної колони 38 перед їхньою подачею в другий вище), перед подачею в перший сепаратор 36 газсепаратор 60 газ-рідина охолоджують у теплообрідина також піддають стисненню. Інші операції міннику 76, стискають у компресорі 64, охолоджуаналогічні операціям, виконуваним у раніше опиють в холодильному агрегаті 44, а потім додатково саних системах. охолоджують в третьому теплообміннику 62. Потік В інших варіантах збагачений потік, одержарідини із другого сепаратора 60 газ-рідина перед ний після розширення газофазового продукту, що подачею в ректифікаційну колону 38 також пропуснадходить з ректифікаційної колони, направляють кають через третій теплообмінник 62. Робота решу вихідну суміш до її розширення. На Фіг.16, як ти системи 1400 аналогічна роботі системи 1300, приклад, дане схематичне зображення системи представленої на Фіг.13. 1600 для низькотемпературної сепарації газової В іншому досить специфічному варіанті газосуміші (далі іменованої для стислості системою фазові продукти, що надходять з ректифікаційної 1600), відповідно до п'ятнадцятого варіанта винаколони, розширюють із одержанням продукту, збаходу. Система 1600, представлена на Фіг.16, схогаченого компонентами важче метану. Даний прожа із системами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3дукт частково або повністю направляють в ректи15, так що елементи, спільні для всіх систем, мафікаційну колону або повертають у потік ють однакові цифрові позначення. При цьому при газофазових продуктів до його розширення. На розгляді Фіг.16 частини опису, аналогічні частинам Фіг.15, як приклад, дане схематичне зображення опису Фіг.1 та 3-15, для стислості будуть опущені. системи 1500 для низькотемпературної сепарації Фахівцям у відповідній області буде зрозуміло, що газової суміші (далі іменованої для стислості сиссистема 1600 включає також відповідну комбінатемою 1500), відповідно до чотирнадцятого варіацію взаємозалежних структурних елементів, механта винаходу. Система 1500, представлена на нічних систем, апаратних, апаратно-програмних і Фіг.15, схожа із системами, проілюстрованими на програмних засобів, які використані для забезпеФіг.1 та 3-14, так що елементи, спільні для всіх чення функціонування системи 1600. Однак на систем, мають однакові цифрові позначення. При кресленні наведені тільки ті елементи, що необцьому при розгляді Фіг.15 частини опису, аналогічхідні для опису різних аспектів даного варіанта. ні частинам опису Фіг.1 та 3-14, для стислості буВаріант, що відповідає системі 1600, має надуть опущені. Фахівцям у відповідній області буде ступні особливості. На відміну від системи 1500, зрозуміло, що система 1500 включає також відпосистема 1600 включає тільки перший сепаратор 36 відну комбінацію взаємозалежних структурних газ-рідина. Третій теплообмінник 62 включений за елементів, механічних систем, апаратних, апаратпослідовною схемою між першим виходом 38а но-програмних і програмних засобів, які викорисректифікаційної колони 38 і входом другого притані для забезпечення функціонування системи строю 80 для розширення суміші. Потік з першого 1500. Однак на кресленні наведені тільки ті елевиходу 80а даного пристрою 80 повертають через менти, що необхідні для опису різних аспектів датретій дросельний клапан 74, третій теплообмінного варіанта. ник 62 і другий теплообмінник 52, який зв'язаний Варіант, що відповідає системі 1500, має налінією повернення з першим змішувачем 30. ступні особливості. Перший вихід 38а ректифікаПри роботі перший потік, сформований в друційної колони 38 зв'язаний у системі 1500 із вхогому пристрої 80 для розширення суміші, перед дом другого пристрою 80 для розширення суміші тим, як об'єднати його з вихідною сумішшю 1601, через другий холодильний агрегат 44. Перший пропускають через третій і другий теплообмінники вихід 80а даного пристрою 80 зв'язаний із другим 62, 52, відповідно. Вихідний потік рідини (двофасепаратором 60 газ-рідина. При цьому, подібно зовий потік) з першого сепаратора 36 газ-рідина тому, як це було показано на Фіг.14, потік рідини також об'єднують із першим потоком, сформованим в другому пристрої 80 для розширення суміші, 29 86266 30 рідина, подають потім в ректифікаційну колону 38. перед подачею цього потоку в другий теплообмінПотоки газу/пари із третього та четвертого сепараник 52. Другий дросельний клапан 66 зменшує торів 82, 84 газ-рідина об'єднують і повертають у тиск у вихідному потоці рідини, що надходить в другий сепаратор 60 газ-рідина разом з потоком перший сепаратор 36 газ-рідина. Інші елементи газу/пари з першого сепаратора 36 газ-рідина. функціонують так, як це було описано з посиланВ іншому варіанті із суміші сепарують рідку ням на Фіг.15. фазу, частину якої пропускають через дросельний У деяких варіантах до розширення або після клапан, а одержані продукти використовують для розширення суміш чи її частину пропускають через охолодження суміші і направляють у суміш до її турбіну турбодетандера. На Фіг.17, як приклад, розширення. На Фіг.18, як приклад, дане схематидане схематичне зображення системи 1700 для чне зображення системи 1800 для низькотемперанизькотемпературної сепарації газової суміші (далі турної сепарації газової суміші (далі іменованої іменованої для стислості системою 1700), відповідля стислості системою 1800) відповідно до сімдно до шістнадцятого варіанта винаходу. Система надцятого варіанта винаходу. Система 1800, 1700, представлена на Фіг.17, схожа із системами, представлена на Фіг.18, схожа із системами, пропроілюстрованими на Фіг.1 та 3-16, так що елемеілюстрованими на Фіг.1 та 3-17, так що елементи, нти, спільні для всіх систем, мають однакові цифспільні для всіх систем, мають однакові цифрові рові позначення. При цьому при розгляді Фіг.17 позначення. При цьому при розгляді Фіг.18 частичастини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та ни опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 3-17, 3-16, для стислості будуть опущені. Фахівцям у для стислості будуть опущені. Фахівцям у відповівідповідній області буде зрозуміло, що система дній області буде зрозуміло, що система 1800 1700 включає також відповідну комбінацію взаємовключає також відповідну комбінацію взаємозалезалежних структурних елементів, механічних сисжних структурних елементів, механічних систем, тем, апаратних, апаратно-програмних і програмапаратних, апаратно-програмних і програмних них засобів, які використані для забезпечення засобів, які використані для забезпечення функціфункціонування системи 1700. Однак на кресленні онування системи 1800. Однак на кресленні навенаведені тільки ті елементи, що необхідні для опидені тільки ті елементи, що необхідні для опису су різних аспектів даного варіанта. різних аспектів даного варіанта. Варіант, що відповідає системі 1700, має наВаріант, що відповідає системі 1800, має наступні особливості. Система 1700 включає чотири ступні особливості. Вихідний потік рідини з виходу сепаратори газ-рідина, тобто, перший та другий 36b першого сепаратора 36 газ-рідина подають в сепаратори 36, 60, відповідно, і додатково третій ректифікаційну колону 38 та в третій теплообмінта четвертий сепаратори 82, 84 газ-рідина, відпоник 62. Третій теплообмінник 62 включений за повідно. Перший та другий сепаратори 36, 60 газслідовною схемою між першим теплообмінником рідина з'єднані таким чином, що вихідний потік 32 та першим сепаратором 36 газ-рідина. При газу/пари першого сепаратора 36 газ-рідина подацьому третій теплообмінник 62 повертає потік ріється в другий сепаратор 60 газ-рідина. Як показадини з виходу 36b до першого змішувача 30 через но на Фіг.17, між даними сепараторами включена перший компресор 42 і другий холодильний агретурбіна 70 і другий змішувач 48. Потоки рідини з гат 44. виходів першого та другого сепараторів 36, 60 газПри роботі потік рідини з першого сепаратора рідина поєднують і подають в третій сепаратор 82. 36 газ-рідина використовують, як це показано на Вихідний потік рідини із третього сепаратора 82 Фіг.18, для охолодження вихідної суміші 1801. Виподають у четвертий сепаратор 84 через другий хідну суміш 1801 спочатку охолоджують, пропустеплообмінник 52. Вихідний потік рідини із четверкаючи через перший холодильний агрегат 34, а того сепаратора 84 подають в ректифікаційну копотім змішують із частиною потоку рідини від перлону 38, а його вихідний потік газу/пари подають шого сепаратора 36 газ-рідина. Цю частину потоку через другий змішувач 48 у другий сепаратор 60 рідини, однак, спочатку використовують як хологаз-рідина. Вихідний потік газу/пари із другого седоагент у третьому теплообміннику 62, а потім паратора 60 газ-рідина подають у пристрій 40 для стискають і охолоджують перед додаванням до розширення суміші. Компресорний ступінь турбовихідної суміші 1801. Інші частини системи прадетандера, що служить для розширення суміші, цюють так, як це було описано вище з посиланням може бути використаний як компресор 42. Така на Фіг.3. схема дозволяє поліпшити енергоспоживання в Відповідно до інших варіантів, до розширення процесі низькотемпературної сепарації. суміш розділяють, щонайменше, на два потоки, При роботі системи вихідну суміш 1701 посліодин з яких прокачують через турбіну турбодетандовно охолоджують в першому та другому теплодера та направляють в ректифікаційну колону, а обмінниках 32, 52 перед подачею її в перший сеінший розширюють, прокачуючи завихрений потік паратор 36 газ-рідина. Потоки рідини з першого та суміші через сопловий канал. На виході із соплодругого сепараторів 36, 60 газ-рідина об'єднують і вого каналу або його частини потік суміші роздінаправляють в третій сепаратор 82 газ-рідина раляють, щонайменше, на два потоки, один з яких зом з першим потоком, формованим пристроєм 40 збагачений компонентами важче метану, а інший для розширення суміші. Третій сепаратор 82 газзбіднений цими компонентами; збагачений потік рідина формує потік рідини, який використовують далі направляють в ректифікаційну колону. На як холодоагент в другому теплообміннику 52 пеФіг.19, як приклад, дане схематичне зображення ред тим, як подати його для подальшої обробки в системи 1900 для низькотемпературної сепарації четвертий сепаратор 84 газ-рідина. Потік рідини, газової суміші (далі іменованої для стислості сисформований четвертим сепаратором 84 газ 31 86266 32 залежних структурних елементів, механічних системою 1900), відповідно до вісімнадцятого варіантем, апаратних, апаратно-програмних і програмта винаходу. Система 1900, представлена на них засобів, які використані для забезпечення Фіг.19, схожа із системами, проілюстрованими на функціонування системи 2000. Однак на кресленні Фіг.1 та 3-18, так що елементи, спільні для всіх наведені тільки ті елементи, що необхідні для описистем, мають однакові цифрові позначення. При су різних аспектів даного варіанта. цьому при розгляді Фіг.19 частини опису, аналогічВаріант, що відповідає системі 2000, має нані частинам опису Фіг.1 та 3-18, для стислості буступні особливості. Система 2000 майже ідентична дуть опущені. Фахівцям у відповідній області буде системі 1900, за винятком того, що до неї не вклюзрозуміло, що система 1900 включає також відпочений компресор 42. При роботі система 2000, як і відну комбінацію взаємозалежних структурних система 1900, здатна забезпечити поліпшену ефеелементів, механічних систем, апаратних, апаратктивність турбіни 70 турбодетандера для розшино-програмних і програмних засобів, які викорисрення суміші, забезпечуючи тим самим більш глитані для забезпечення функціонування системи боке охолодження газу в турбіні 70 і дозволяючи 1900. Однак на кресленні наведені тільки ті еледосягти більшого ступеня стиснення. менти, що необхідні для опису різних аспектів даВ іншому варіанті потік суміші до розширення ного варіанта. розділяють, щонайменше, на три потоки, один з Варіант, що відповідає системі 1900, має наяких пропускають через клапан з керованою виступні особливості. Потік газу/пари з першого сетратою і або направляють в ректифікаційну колопаратора 36 газ-рідина розділяють на два потоки. ну, або змішують із газофазовим продуктом, що Перший потік подають у пристрій 40 для розшинадходить з ректифікаційної колони. На Фіг.21, як рення суміші. Другий потік подають в турбіну 70, приклад, дане схематичне зображення системи встановлену паралельно пристрою 40 для розши2100 для низькотемпературної сепарації газової рення суміші. Перший вихід 40а пристрою 40 для суміші (далі іменованої для стислості системою розширення суміші та вихід турбіни 70 зв'язані з 2100), відповідно до двадцятого варіанта винахоректифікаційною колоною 38. Другий вихід 40b ду. Система 2100, представлена на Фіг.21, схожа пристрою 40 для розширення суміші та перший із системами, проілюстрованими на Фіг.1 та 3-20, вихід 38а ректифікаційної колони змішують в друтак що елементи, спільні для всіх систем, мають гому змішувачі 48, підключеному за послідовною однакові цифрові позначення. При цьому при розсхемою до першого теплообмінника 32. Система гляді Фіг.21 частини опису, аналогічні частинам 1900 є застосовною в ситуаціях, коли бажано заопису Фіг.1 та 3-20, для стислості будуть опущені. безпечити підвищений тиск усередині системи для Фахівцям у відповідній області буде зрозуміло, того, щоб підвищити ефективність сепарації суміщо система 2100 включає також відповідну комбіші. націю взаємозалежних структурних елементів, При роботі вихідну суміш 1901 охолоджують в механічних систем, апаратних, апаратнопершому теплообміннику 32 і сепарують в першопрограмних і програмних засобів, які використані му сепараторі 36 газ-рідина. Потік рідини із сепадля забезпечення функціонування системи 2100. ратора 36 проходить через клапан 50 в ректифікаОднак на кресленні наведені тільки ті елементи, ційну колону 38. Потік газу/пари, формований що необхідні для опису різних аспектів даного вапершим сепаратором 36 газ-рідина, перед розширіанта. ренням розділяють, щонайменше, на два потоки, Варіант, що відповідає системі 2100, має наодин з яких прокачують для його розширення честупні особливості. Потік, що надходить із першого рез турбіну 70 турбодетандера та направляють в виходу 36а першого сепаратора 36 газ-рідина, ректифікаційну колону 38. Другий потік змішують із розділяють між турбіною 70, пристроєм 40 для газофазовими продуктами з ректифікаційної колорозширення суміші та третім змішувачем 68. Трени 38, а результуючу суміш пропускають через тій змішувач 68 одержує також перший потік із перший теплообмінник 32 і виводять із системи пристрою 40 для розширення суміші та газофазові після стиснення в першому компресорі 42. Даний продукти з ректифікаційної колони 38. спосіб є застосовним для більш глибокого очиПри роботі системи потік газу/пари, формоващення суміші та для видалення з неї, по суті, усіх ний першим сепаратором 36, розділяють на три більш важких компонентів. частини, які пропускають через турбіну 70, приВідповідно, у деяких варіантах збагачений при стрій 40 для розширення суміші та третій змішувач розширенні потік і частину суміші, що пройшла 68. Інші компоненти системи функціонують так, як через турбіну турбодетандера, змішують в ежекце було описано вище з посиланнями на Фіг.19 та торі. На Фіг.20, як приклад, дане схематичне зо20. Такий спосіб дозволяє стабілізувати витрату браження системи 2000 для низькотемпературної через турбіну 70 детандера при зміні параметрів сепарації газової суміші (далі іменованої для стисвихідної суміші 2101, наприклад, її витрати. лості системою 2000), відповідно до дев'ятнадцяВідповідно до інших варіантів способу із суміші того варіанта винаходу. Система 2000, представсепарують рідку фазу, частину якої пропускають лена на Фіг.20, схожа із системами, через дросельний клапан, а частину одержаних проілюстрованими на Фіг.1 та 3-19, так що елемепродуктів використовують для охолодження суміші нти, спільні для всіх систем, мають однакові цифі направляють у суміш до її розширення. На Фіг.22, рові позначення. При цьому при розгляді Фіг.20 як приклад, дане схематичне зображення системи частини опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 2200 для низькотемпературної сепарації газової 3-19, для стислості будуть опущені. Фахівцям у суміші (далі іменованої для стислості системою відповідній області буде зрозуміло, що система 2200) відповідно до двадцять першого варіанта 2000 включає також відповідну комбінацію взаємо 33 86266 34 винаходу. Система 2200, представлена на Фіг.22, спільні для всіх систем, мають однакові цифрові схожа із системами, проілюстрованими на Фіг.1 та позначення. При цьому при розгляді Фіг.23 части3-21, так що елементи, спільні для всіх систем, ни опису, аналогічні частинам опису Фіг.1 та 3-23, мають однакові цифрові позначення. При цьому для стислості будуть опущені. Фахівцям у відповіпри розгляді Фіг.22 частини опису, аналогічні часдній області буде зрозуміло, що система 2300 тинам опису Фіг.1 та 3-21, для стислості будуть включає також відповідну комбінацію взаємозалеопущені. Фахівцям у відповідній області буде зрожних структурних елементів, механічних систем, зуміло, що система 2200 включає також відповідну апаратних, апаратно-програмних і програмних комбінацію взаємозалежних структурних елемензасобів, які використані для забезпечення функцітів, механічних систем, апаратних, апаратноонування системи 2300. Однак на кресленні навепрограмних і програмних засобів, які використані дені тільки ті елементи, що необхідні для опису для забезпечення функціонування системи 2200. різних аспектів даного варіанта. Однак на кресленні наведені тільки ті елементи, Варіант, що відповідає системі 2300, має нащо необхідні для опису різних аспектів даного ваступні особливості. Частину потоку, що надходить ріанта. із другого виходу 36Ь першого сепаратора 36 газВаріант, що відповідає системі 2200, має нарідина, і потік, що надходить з першого виходу 40а ступні особливості. Другий вихід 36b (тобто, вихід пристрою 40 для розширення суміші, об'єднують і для рідкої фази) першого сепаратора 36 газ-рідина пропускають через другий та третій теплообміннита перший вихід 40а пристрою 40 для розширення ки 52 та 62. Перший вихід 38а ректифікаційної косуміші зв'язані з другим змішувачем 48, вихід яколони 38 і відповідний вихід третього теплообмінго, у свою чергу, зв'язаний з першим теплообмінника 62 з'єднані та підключені до першого ником 32. компресора 42. Перший компресор 42 включений При роботі системи результуючу суміш рідкої послідовно із другим холодильним агрегатом 44, фази з першого сепаратора 36 газ-рідина та перпідключеним до першого змішувача 30, до якого ший потік із пристрою 40 для розширення суміші надходить також вихідна суміш 2301. використовують для охолодження вихідної суміші При роботі частину потоку рідини з першого 2201 в першому теплообміннику 32. Крім того, цю сепаратора 36 газ-рідина об'єднують із першим суміш додають до вихідної суміші 2201 в першому потоком, формованим пристроєм 40 для розшизмішувачі 30. Такий спосіб може бути ефективним рення суміші. Результуючу суміш використовують у випадках, коли газофазові продукти на виході з для охолодження потоку газу/пари від першого ректифікаційної колони містять відносно легкі комсепаратора 36 газ-рідина в другому теплообміннипоненти вихідної суміші 2201. Наприклад, при обку 52 і вихідної суміші 2301 у третьому теплообробці природного газу газофазові продукти, що міннику 62 перед тим, як об'єднати з вихідною сунадходять з ректифікаційної колони 38, можуть мішшю 2301 у змішувачі 30. Система 2300 мати дуже малий вміст компонентів важче метану. застосовна для обробки газових сумішей, коли Ще в одному варіанті із суміші сепарують рідку концентрація цільових компонентів у вихідній суфазу, яку пропускають через дросельний клапан, і міші є незначною. одержані продукти використовують для охолоВищенаведений опис лише ілюструє дження суміші. На Фіг.23, як приклад, дане схемапрактичне застосування принципів винаходу. З тичне зображення системи 2300 для низькотемпеурахуванням представлених даних можливі чисратурної сепарації газової суміші (далі іменованої ленні модифікації та варіанти даного винаходу. У для стислості системою 2300), відповідно до двазв'язку із цим має бути зрозуміло, що, не виходячи дцять другого варіанта винаходу. Система 2300, за межі обсягу прикладеної формули винаходу, представлена на Фіг.23, схожа із системами, проможна реалізувати винахід інакше, ніж відповідно ілюстрованими на Фіг.1 та 3-22, так що елементи, до вищеописаних варіантів. 35 86266 36 37 86266 38 39 Комп’ютерна верстка В. Мацело 86266 Підписне 40 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601