EA201400841A1 20141128 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2014\PDF/201400841 Полный текст описания [**] EA201400841 20130123 Регистрационный номер и дата заявки RU2012104716 20120210 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок RU2013/000049 Номер международной заявки (PCT) WO2013/119142 20130815 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21411 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ГАЗОВ Название документа [8] B01D 53/00, [8] F25J 3/02 Индексы МПК [RU] Имаев Салават Зайнетдинович, [RU] Дмитриев Леонард Макарович Сведения об авторах [RU] ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "АЭРОГАЗ, [RU] ИМАЕВ САЛАВАТ ЗАЙНЕТДИНОВИЧ, [RU] ДМИТРИЕВ ЛЕОНАРД МАКАРОВИЧ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201400841a*\id

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