|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Изобретение относится к технике переработки попутного или природного газа, а именно к процессу низкотемпературной сепарации компонент газа. Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение степени очистки выходного газа. Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения смеси газов, включающем охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачивание по крайней мере части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток обедненными этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси, согласно изобретению нагретый газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло. Кроме того, обогащенный поток или его часть используют в качестве хладоагента для охлаждения смеси или продуктов, получаемых из смеси, сжимают, охлаждают с помощью аппарата воздушного охлаждения и направляют в смесь.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула: Изобретение относится к технике переработки попутного или природного газа, а именно к процессу низкотемпературной сепарации компонент газа. Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение степени очистки выходного газа. Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения смеси газов, включающем охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачивание по крайней мере части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток обедненными этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси, согласно изобретению нагретый газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло. Кроме того, обогащенный поток или его часть используют в качестве хладоагента для охлаждения смеси или продуктов, получаемых из смеси, сжимают, охлаждают с помощью аппарата воздушного охлаждения и направляют в смесь. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ГАЗОВ Область техники Предлагаемое изобретение относится к технике переработки попутного или природного газа, а именно к процессу низкотемпературной сепарации компонент газа. Предшествующий уровень техники Известен способ разделения смеси газов, раскрытый в патенте ЕР 2326403, опубликованном 05.12.2012, включающий охлаждение смеси газов и расширение смеси во вращающемся потоке с разделением смеси на продукт, обогащенный целевыми компонентами, и продукт, обедненный этими компонентами, прокачку части продуктов, полученных из смеси газов, через колонну, включение обедненного продукта в состав выходного газа. Однако такой способ не позволяет достичь высокой степени очистки от целевых компонент, т.к. температура точки росы обедненного потока остается достаточно высокой из-за того, что затруднительно получить низкие температуры в теплообменниках, расположенных перед входом в сопло, из-за конденсации компонент в теплообменниках. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ разделения по патенту RU 2272973, опубликованному 27.03.2006, включающий охлаждение смеси газов, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением смеси на продукт, обогащенный тяжелыми компонентами, и продукт, обедненный этими компонентами, направлении по крайней мере части обогащенного продукта в ректификационную колонну, направление по крайней мере части газофазных продуктов, полученных в ректификационной колонне, в смесь до ее расширения, нагрев обедненного продукта за счет охлаждения смеси газов. Однако такой способ также не позволяет получать высокую степень очистки из-за невозможности получить низкие температуры в теплообменниках. Раскрытие изобретения Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение степени очистки выходного газа. Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения смеси газов, включающем охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачивание, по крайней мере, части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток обедненными этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси, согласно изобретению нагретый газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло. Кроме того, обогащенный поток или его часть используют в качестве хладоагента для охлаждения смеси или продуктов, получаемых из смеси, сжимают, охлаждают с помощью аппарата воздушного охлаждения и направляют в смесь. Указанный технический результат достигается также тем, что расширение дополнительно охлажденной части газа могут проводить в турбодетандере или в дроссельном клапане, и/или сопле; в обогащенный поток могут быть добавлены смесь и/или продукты, получаемые из смеси, имеющие температуру выше температуры точки росы обогащенного потока; а также дополнительно охлажденную часть газа могут использовать в эжекторе в качестве эжектирующего или эжектируемого газа при смешении с продуктами, получаемыми из смеси газов. Краткое описание фигур чертежей Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на Фиг.1 приведена общая схема установки разделения смеси газов, на Фиг.2 - схема эжектора, в котором используют в качестве эжектирующего или эжектируемого газа при смешении с продуктами, полученными из смеси газов. На Фиг.1 и Фиг.2 приняты следующие обозначения: 1 - сырьевой газ или смесь газов; 2 - хладоагент; 3-18 продукты, получаемые из смеси; 19-20 - теплообменники; 21-22 - сепараторы, 23 - сопловой сепаратор; 24 - ректификационная колонна; 25-26 - компрессоры; 27-28 - аппараты воздушного охлаждения; 29 - насос; 30-34 - клапаны, 35 - смеситель, 36 - эжектор. Осуществление изобретения Смесь 1 поступает в смеситель 35, в котором смешивается с газофазным продуктом 17, полученном в сепараторе 22. При этом газ 17 предварительно нагревается в теплообменнике 19, сжимается в компрессоре 25 и охлаждается в аппарате 27 воздушного охлаждения. Смесь 3 охлаждается в теплообменнике 19, полученная двухфазная смесь в сепараторе 21 разделяется на газовый 5 и жидкий 4 продукты, которые расширяются в клапанах 30,31 и направляются в колонну 24. Расширение газа 5 может быть проведено в турбине детандера или в сопле. Вместо многопоточного теплообменника 19 могут быть использованы несколько теплообменников. Газофазный продукт 7 из колонны подается в сопловой сепаратор 23, в котором расширяется во вращающемся потоке в сопле и разделяется на обогащенный компонентами тяжелее метана поток 8 и поток 9, обедненный этими компонентами. Обогащенный поток 8 подается в сепаратор 22, в котором разделяются жидкий 14 и газофазный 17 продукты, жидкость 14 с помощью насоса 29 направляется в колонну 24. Обедненный поток 9 направляют в нагреваемые каналы рекуперативного теплообменника 20, и далее дополнительно нагревают в теплообменнике 19, сжимают в компрессоре 26, охлаждают в аппарате 28 воздушного охлаждения, часть полученного газа 10 используют в качестве выходного продукта 11. Другую часть 12 дополнительно охлаждают в теплообменнике 20, расширяют в клапане 34 и направляют в колонну 24. Часть 6 жидкого продукта используют в качестве хладоносителя в теплообменнике 19. Другую часть 18 жидкого продукта также направляют в качестве хладоносителя в теплообменник 19 и используют в качестве выходного продукта. При необходимости в теплообменнике 19 может быть использован дополнительный хладоагент 2. Согласно п.2 формулы изобретения газофазный продукт 17 из сепаратора 22, являющийся частью обогащенного потока 16, используют в теплообменнике 19 для охлаждения смеси газов, сжимают компрессором 25, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения 27, и направляют в смеситель 35. Согласно п.З формулы изобретения вместо дроссельного клапана 34, для расширения дополнительно охлажденной части газа может быть использован турбодетандер и/или сопло. В случае использования сопла с получением в нем обедненного и обогащенного продуктов, эти продукты могут быть направлены в колонну на тарелки разных уровней, что будет способствовать более эффективной работе колонны. Согласно п. 4 формулы изобретения, в обогащенный поток 8 могут быть добавлены смесь и/или продукты, полученные из смеси, имеющие температуру выше температуры точки росы обогащенного потока. Это позволит избежать появления твердой фазы (например, сухого льда) в трубопроводах, а также в сепараторе 22. Согласно п. 5 формулы изобретения, дополнительно охлажденная часть газа после расширения направляют в эжектор 36 (Фиг.2), в котором используют в качестве эжектирующего или эжектируемого газа при смешении с продуктами 7, полученными из смеси газов, затем полученную смесь направляют в сопловой сепаратор 23. Эжектор 36 может быть использован либо для снижения давления в ректификационной колонне, либо для снижения затрат энергии на сжатие. Вместо смесителя 35 может быть также использован эжектор, что позволит более рационально использовать энергию при сжатии газов. В таблице 1 приводятся данные по расчету параметров потоков в установке, приведенной в качестве примера на Фиг. 1. В таблице приняты обозначения: № - номер потока, Т- температура потока, Р -давление потока, приводятся также значения мольной доли компонент в соответствующих строках. Как следует из приведенного примера, такая установка может быть использована для удаления значительной доли углекислоты из смеси 1, в которой начальное содержание ее достигает ~70 %. Расчеты выполнены для случая, когда разделение потока 7 происходит после расширения потока в сопле соплового сепаратора до давления 1 МПА с последующим восстановлением давления в диффузоре до 2.5 МПА 0,00 5,00 4,50 141599,13 ! 0,854932 0,036058 0,03448 0,034534 0,010792 0,010397 0,009153 0,008661 0,000992 V(c) 1-1 -64,32 2,50 88534,72 0,549182 0,387177 0,02385 0,019249 0,005661 0,005367 0,004642 0,004374 0,000498 i-H CN "-ч -61,89 2,50 70000,00 0,612829 0,308918 0,027095 0,023974 0,007364 0,00707 0,006208 0,00587 0,000672 тН i-H (c) Г-1 30,00 12628,61 0,038531 0,951235 0,009476 0,000723 0,000026 0,000007 lOOOOO'O 1-1 -50,88 2,50 28629,35 0,038539 0,951227 0,009477 0,000724 0,000026 0,000007 0,000001 <3 -60,35 4,50 47164,07 0,135609 0,850679 0,010989 0,002218 0,000258 0,000158 0,000055 0,000034 0,000001 о <э 27,54 6,00 181614,60 0,611298 0,30102 0,027288 0,025493 0,008391 0,008369 0,00835 0,008346 0,001445 i-l о (c)^ 30,00 6,00 164139,47 0,698789 0,199654 0,029948 0,029948 0,009983 0,009983 0,009983 0,009983 0,001729 1 МРа Массовая доля газа Температура Давление Расход Мольный состав С02 СН4 С2Н6 СЗН8 i-C4H10 П-С4Н10 i-C5H12 П-С5Н12 С6+ и Н20 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разделения смеси газов, включающий охлаждение смеси, прокачивание части получаемых из смеси продуктов через ректификационную колонну, расширение по крайней мере части продуктов в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана и поток, обедненный этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси, отличающийся тем, что нагретый обедненный поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газа используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогащенный поток или его часть используют в качестве хладоагента для охлаждения смеси или продуктов, получаемых из смеси, сжимают, охлаждают с помощью аппарата воздушного охлаждения и направляют в смесь. 3. Способ по любому из п.п.1, 2, отличающийся тем, что расширение дополнительно охлажденной части газа проводят в турбодетандере или в дроссельном клапане, и/или сопле. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в обогащенный поток добавляют смесь и/или продукты, получаемые из смеси, имеющие температуру выше температуры точки росы обогащенного потока. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно охлажденную часть газа используют в эжекторе в качестве эжектирующего или эжектируемого газа при смешении с продуктами, получаемыми из смеси газов. 1. 1/2 2/2 Фиг.2
|