|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ сепарации газового потока, содержащего метан, компоненты С 2 , компоненты C 3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C 2 , компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий стадии, на которых: (a) указанный газовый поток разделяют на первую и вторую части; (b) указанную первую часть потока охлаждают; (c) указанную вторую часть потока охлаждают; (d) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток охлажденного газа; (e) указанный газовый поток охлажденного газа разделяют на первый и второй потоки; (f) указанный первый поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, за счет этого охлаждая его еще больше; (g) указанный расширенный первый поток нагревают; (h) указанный расширенный нагретый первый поток в качестве сырья подают в зону между первым и вторым устройствами абсорбции, установленными в перерабатывающей установке; при этом первое устройство абсорбции располагают выше второго; (i) указанный второй поток расширяют при указанном более низком давлении и после этого подают в качестве сырья в нижнюю часть указанного второго устройства абсорбции; (j) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, при этом частично способствуя нагреву на этапе (g); (k) указанный, по меньшей мере частично, конденсированный первый поток отгонного пара подают в устройство сепарации, где его разделяют, образуя поток конденсата и второй поток отгонного пара; (l) указанный поток конденсата подают в качестве сырья в верхнюю часть первого устройства абсорбции; (m) указанный второй поток отгонного пара нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах, таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапах (b) и (f), а затем указанный нагретый второй поток отгонного пара выводят из установки как летучую фракцию остаточного газа; (n) из нижней части указанного второго устройства абсорбции отбирают поток отгонного конденсата, который нагревают в устройстве тепломассообмена, размещенном в указанной перерабатывающей установке; таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапе (с); при этом из указанного потока отгонного конденсата одновременно освобождаются более летучие компоненты, после чего указанный нагретый и очищенный от легких фракций поток отгонного конденсата выводят из перерабатывающей установки как менее летучую фракцию; (о) количество и температуру указанных сырьевых потоков, направляемых в первое устройство абсорбции, поддерживают достаточными в верхней части указанного первого устройства абсорбции для извлечения основной части указанных менее летучих компонентов. 2. Способ по п.1, в котором: (a) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток частично конденсированного газа; (b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где он разделяется на парообразный поток и по крайней мере один поток конденсата; (c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки. 3. Способ по п.2, в котором: (a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток; (b) указанный смешанный поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, дополнительно охлаждая его за счет этого; (c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают; (d) указанный расширенный нагретый смешанный поток в качестве указанного сырья подают в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; (e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.3; (f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и ее подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 4. Способ по п.1, в котором: (a) указанный газовый поток охлаждают и (b) указанный охлажденный газовый поток разделяют на первый и второй потоки. 5. Способ по п.4, в котором: (a) указанный газовый поток охлаждают в достаточной степени для его частичной конденсации; (b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где его разделяют на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки и (d) по крайней мере часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и затем её подают в качестве сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 6. Способ по п.5, в котором: (a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью указанного по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток; (b) указанный смешанный поток охлаждают, по существу, до полной его конденсации, а затем расширяют до более низкого давления, за счет чего он дополнительно охлаждается; (c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают; (d) указанный расширенный нагретый смешанный поток подают в качестве указанного сырья в зону между указанным первым и указанным вторым устройствами абсорбции; (e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах в достаточной степени для конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.6; и (f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до более низкого давления и подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 7. Способ по любому из пп.2, 3, 5 или 6, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещают внутри указанной перерабатывающей установки. 8. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что: (a) газосборное устройство размещают в указанной перерабатывающей установке; (b) внутри указанного газосборного устройства размещают дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (c) указанный охлажденный газовый поток подают в указанное газосборное устройство и направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где указанный охлажденный газовый поток дополнительно охлаждается с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; и (d) указанный дополнительно охлажденный газовый поток разделяют на указанные первый и второй потоки. 9. Способ по любому из пп.2, 3, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что: (1) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещают дополнительное устройство тепломассообмена, имеющее один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (2) указанный парообразный поток направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где с помощью внешнего охлаждающего агента указанный парообразный поток охлаждается до образования дополнительного конденсата; (3) указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации. 10. Способ по любому из пп.1-8 или 9, отличающийся тем, что: (1) в указанной перерабатывающей установке, выше указанного устройства тепломассообмена, устанавливают дополнительное устройство абсорбции; (2) указанное дополнительное устройство абсорбции имеет конфигурацию для обеспечения контакта указанного потока отгонного конденсата, поступающего из указанного второго устройства абсорбции, с отогнанными более летучими компонентами, поступающими из указанного устройства тепломассообмена; при этом образуются третий поток отгонного пара и поток отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций; (3) указанный третий поток отгонного пара подают в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции и (4) указанный поток отгонного конденсата, частично освобожденный от легких фракций, подают в указанное устройство тепломассообмена для нагрева, за счет чего из потока отгоняется дополнительное количество легких фракций, в результате чего образуется нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводят из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции. 11. Способ по любому из пп.1-3, 7-9 или 10, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата. 12. Агрегат для реализации способа сепарации газового потока по п.1, содержащего метан, компоненты C 2 , компоненты C 3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C 2 , компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий: (1) первое разделительное устройство для разделения газового потока на первую и вторую части; (2) первое теплообменное устройство, соединенное с первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения указанной первой части потока; (3) устройство тепломассообмена, установленное в перерабатывающей установке, соединенное с указанным первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения второй части потока; (4) смешивающее устройство, соединенное с указанным первым теплообменным устройством и указанным устройством тепломассообмена и предназначенное для приема и смешивания указанных охлажденных первой и второй частей потока и образования охлажденного газового потока; (5) второе разделительное устройство, соединенное с указанным смешивающим устройством и предназначенное для приема и разделения охлажденного газового потока на первый и второй потоки; (6) второе теплообменное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения первого потока в достаточной степени для его практически полной конденсации; (7) первое расширительное устройство, соединенное с указанным вторым теплообменным устройством, предназначенное для приема и расширения указанного практически полностью конденсированного потока до более низкого давления; (8) третье теплообменное устройство, соединенное с первым расширительным устройством и предназначенное для приема расширенного охлажденного первого потока и его нагрева; (9) первое и второе устройства абсорбции, расположенные в указанной перерабатывающей установке, соединенные с третьим теплообменным устройством и предназначенные для приема указанного расширенного и нагретого первого потока, поданного в качестве сырья в зону между указанным первым и вторым устройствами абсорбции, при этом первое устройство абсорбции расположено выше второго; (10) второе расширительное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством, предназначенное для приема указанного второго потока и его расширения до указанного пониженного давления; причем указанное второе расширительное устройство дополнительно соединено со вторым устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть расширенного второго потока в качестве сырья; (11) паросборное устройство, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным первым устройством абсорбции, предназначенное для приема первого потока отгонного пара, поступающего из верхней части указанного первого устройства абсорбции; (12) причем указанное третье теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным паросборным устройством для приема первого потока отгонного пара и его охлаждения в достаточной степени, по крайней мере, для частичной конденсации, за счет чего осуществляется частичный нагрев на этапе (g) способа по п.1; (13) устройство сепарации, соединенное с третьим теплообменным устройством для приема указанного частично конденсированного первого потока отгонного пара и его разделения на конденсированный поток и на второй поток отгонного пара; (14) причем указанное первое устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и служит для приема указанного конденсированного потока в качестве сырья в свою верхнюю часть; (15) при этом указанное второе теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и предназначено для приема и нагрева указанного второго потока отгонного пара, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапе (f) способа по п.1; (16) при этом указанное первое теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного второго потока отгонного пара и его дальнейшего нагрева, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (b) способа по п.1, после чего указанный дополнительно нагретый второй поток отгонного пара выводится из установки в виде летучей фракции остаточного газа; (17) устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным вторым устройством абсорбции, предназначенное для приема указанного потока отгонного конденсата, поступающего из нижней части указанного второго устройства абсорбции; (18) при этом указанное устройство тепломассообмена дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного конденсата, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (с) способа по п.1, при одновременном отпаривании из потока отгонного конденсата более летучих компонентов, после чего указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной относительно менее летучей фракции; и (19) устройство управления, предназначенное для регулирования количества и температуры указанных сырьевых потоков, направляемых в указанное первое устройство абсорбции, для поддержания температуры в верхней части указанного первого устройства абсорбции на уровне, при котором из потока извлекается основная часть указанных менее летучих компонентов. 13. Агрегат по п.12, в котором: (a) указанное первое смешивающее устройство предназначено для приема и смешивания охлажденных первой и второй частей потока и образования частично конденсированного газового потока; (b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанное второе разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и (d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема как минимум части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, а также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже второго устройства абсорбции и выше устройства тепломассообмена. 14. Агрегат по п.13, в котором: (а) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным вторым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного смешанного потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного потока конденсата и образования смешанного потока; (b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной конденсации; (c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления; (d) указанное третье теплообменное устройство соединено с первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева; (e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с указанным третьим теплообменным устройством и предназначены для приема в качестве сырья указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и (f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединен с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 15. Агрегат по п.12, в котором: (a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока; (b) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 16. Агрегат по п.15, в котором: (a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока в достаточной степени для частичной его конденсации; (b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и (d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 17. Агрегат по п.16, в котором: (a) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным первым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного первого потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и образования смешанного потока; (b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной его конденсации; (c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления; (d) указанное третье теплообменное устройство соединено с указанным первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева; (e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с третьим теплообменным устройством и предназначены для приема указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в качестве сырья в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и (f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве указанного сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 18. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16 или 17, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещено внутри указанной перерабатывающей установки. 19. Агрегат по п.12, отличающийся тем, что: (1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке; (2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (3) указанное газосборное устройство соединено с первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; (4) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 20. Агрегат по п.15, отличающийся тем, что: (1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке; (2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (3) указанное газосборное устройство соединено с первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; (4) указанное разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного дополнительно охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 21. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16, 17 или 18, отличающийся тем, что: (a) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (b) указанное дополнительное устройство тепломассообмена сконструировано так, чтобы принимать указанный парообразный поток и при этом с помощью указанного внешнего охлаждающего агента охлаждать его до образования дополнительного конденсата, причем указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации. 22. Агрегат по любому из пп.12-20 или 21, отличающийся тем, что: (1) в указанной перерабатывающей установке, над устройством тепломассообмена установлено дополнительное устройство абсорбции, которое соединено с данным устройством тепломассообмена и служит для приема отогнанных из потока более летучих компонентов; (2) указанное дополнительное устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и служит для приема указанного потока отгонного конденсата и обеспечения контакта данного потока отгонного конденсата с отогнанными более летучими компонентами, с формированием тем самым третьего потока отгонного пара и потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций; (3) указанное второе устройство абсорбции соединено с указанным дополнительным устройством абсорбции и предназначено для приема указанного третьего потока отгонного пара и его подачи в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции; и (4) указанное устройство тепломассообмена соединено с указанным дополнительным устройством абсорбции и предназначено для приема указанного потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций, и его нагрева, за счет чего из указанного потока отгоняется дополнительное количество летучих компонентов и образуется указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции. 23. Агрегат по любому из пп.12-14, 18, 19 или 21, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя, для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего указанное отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ сепарации газового потока, содержащего метан, компоненты С 2 , компоненты C 3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C 2 , компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий стадии, на которых: (a) указанный газовый поток разделяют на первую и вторую части; (b) указанную первую часть потока охлаждают; (c) указанную вторую часть потока охлаждают; (d) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток охлажденного газа; (e) указанный газовый поток охлажденного газа разделяют на первый и второй потоки; (f) указанный первый поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, за счет этого охлаждая его еще больше; (g) указанный расширенный первый поток нагревают; (h) указанный расширенный нагретый первый поток в качестве сырья подают в зону между первым и вторым устройствами абсорбции, установленными в перерабатывающей установке; при этом первое устройство абсорбции располагают выше второго; (i) указанный второй поток расширяют при указанном более низком давлении и после этого подают в качестве сырья в нижнюю часть указанного второго устройства абсорбции; (j) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, при этом частично способствуя нагреву на этапе (g); (k) указанный, по меньшей мере частично, конденсированный первый поток отгонного пара подают в устройство сепарации, где его разделяют, образуя поток конденсата и второй поток отгонного пара; (l) указанный поток конденсата подают в качестве сырья в верхнюю часть первого устройства абсорбции; (m) указанный второй поток отгонного пара нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах, таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапах (b) и (f), а затем указанный нагретый второй поток отгонного пара выводят из установки как летучую фракцию остаточного газа; (n) из нижней части указанного второго устройства абсорбции отбирают поток отгонного конденсата, который нагревают в устройстве тепломассообмена, размещенном в указанной перерабатывающей установке; таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапе (с); при этом из указанного потока отгонного конденсата одновременно освобождаются более летучие компоненты, после чего указанный нагретый и очищенный от легких фракций поток отгонного конденсата выводят из перерабатывающей установки как менее летучую фракцию; (о) количество и температуру указанных сырьевых потоков, направляемых в первое устройство абсорбции, поддерживают достаточными в верхней части указанного первого устройства абсорбции для извлечения основной части указанных менее летучих компонентов. 2. Способ по п.1, в котором: (a) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток частично конденсированного газа; (b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где он разделяется на парообразный поток и по крайней мере один поток конденсата; (c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки. 3. Способ по п.2, в котором: (a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток; (b) указанный смешанный поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, дополнительно охлаждая его за счет этого; (c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают; (d) указанный расширенный нагретый смешанный поток в качестве указанного сырья подают в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; (e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.3; (f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и ее подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 4. Способ по п.1, в котором: (a) указанный газовый поток охлаждают и (b) указанный охлажденный газовый поток разделяют на первый и второй потоки. 5. Способ по п.4, в котором: (a) указанный газовый поток охлаждают в достаточной степени для его частичной конденсации; (b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где его разделяют на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки и (d) по крайней мере часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и затем её подают в качестве сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 6. Способ по п.5, в котором: (a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью указанного по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток; (b) указанный смешанный поток охлаждают, по существу, до полной его конденсации, а затем расширяют до более низкого давления, за счет чего он дополнительно охлаждается; (c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают; (d) указанный расширенный нагретый смешанный поток подают в качестве указанного сырья в зону между указанным первым и указанным вторым устройствами абсорбции; (e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах в достаточной степени для конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.6; и (f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до более низкого давления и подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 7. Способ по любому из пп.2, 3, 5 или 6, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещают внутри указанной перерабатывающей установки. 8. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что: (a) газосборное устройство размещают в указанной перерабатывающей установке; (b) внутри указанного газосборного устройства размещают дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (c) указанный охлажденный газовый поток подают в указанное газосборное устройство и направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где указанный охлажденный газовый поток дополнительно охлаждается с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; и (d) указанный дополнительно охлажденный газовый поток разделяют на указанные первый и второй потоки. 9. Способ по любому из пп.2, 3, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что: (1) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещают дополнительное устройство тепломассообмена, имеющее один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (2) указанный парообразный поток направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где с помощью внешнего охлаждающего агента указанный парообразный поток охлаждается до образования дополнительного конденсата; (3) указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации. 10. Способ по любому из пп.1-8 или 9, отличающийся тем, что: (1) в указанной перерабатывающей установке, выше указанного устройства тепломассообмена, устанавливают дополнительное устройство абсорбции; (2) указанное дополнительное устройство абсорбции имеет конфигурацию для обеспечения контакта указанного потока отгонного конденсата, поступающего из указанного второго устройства абсорбции, с отогнанными более летучими компонентами, поступающими из указанного устройства тепломассообмена; при этом образуются третий поток отгонного пара и поток отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций; (3) указанный третий поток отгонного пара подают в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции и (4) указанный поток отгонного конденсата, частично освобожденный от легких фракций, подают в указанное устройство тепломассообмена для нагрева, за счет чего из потока отгоняется дополнительное количество легких фракций, в результате чего образуется нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводят из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции. 11. Способ по любому из пп.1-3, 7-9 или 10, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата. 12. Агрегат для реализации способа сепарации газового потока по п.1, содержащего метан, компоненты C 2 , компоненты C 3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C 2 , компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C 3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий: (1) первое разделительное устройство для разделения газового потока на первую и вторую части; (2) первое теплообменное устройство, соединенное с первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения указанной первой части потока; (3) устройство тепломассообмена, установленное в перерабатывающей установке, соединенное с указанным первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения второй части потока; (4) смешивающее устройство, соединенное с указанным первым теплообменным устройством и указанным устройством тепломассообмена и предназначенное для приема и смешивания указанных охлажденных первой и второй частей потока и образования охлажденного газового потока; (5) второе разделительное устройство, соединенное с указанным смешивающим устройством и предназначенное для приема и разделения охлажденного газового потока на первый и второй потоки; (6) второе теплообменное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения первого потока в достаточной степени для его практически полной конденсации; (7) первое расширительное устройство, соединенное с указанным вторым теплообменным устройством, предназначенное для приема и расширения указанного практически полностью конденсированного потока до более низкого давления; (8) третье теплообменное устройство, соединенное с первым расширительным устройством и предназначенное для приема расширенного охлажденного первого потока и его нагрева; (9) первое и второе устройства абсорбции, расположенные в указанной перерабатывающей установке, соединенные с третьим теплообменным устройством и предназначенные для приема указанного расширенного и нагретого первого потока, поданного в качестве сырья в зону между указанным первым и вторым устройствами абсорбции, при этом первое устройство абсорбции расположено выше второго; (10) второе расширительное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством, предназначенное для приема указанного второго потока и его расширения до указанного пониженного давления; причем указанное второе расширительное устройство дополнительно соединено со вторым устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть расширенного второго потока в качестве сырья; (11) паросборное устройство, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным первым устройством абсорбции, предназначенное для приема первого потока отгонного пара, поступающего из верхней части указанного первого устройства абсорбции; (12) причем указанное третье теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным паросборным устройством для приема первого потока отгонного пара и его охлаждения в достаточной степени, по крайней мере, для частичной конденсации, за счет чего осуществляется частичный нагрев на этапе (g) способа по п.1; (13) устройство сепарации, соединенное с третьим теплообменным устройством для приема указанного частично конденсированного первого потока отгонного пара и его разделения на конденсированный поток и на второй поток отгонного пара; (14) причем указанное первое устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и служит для приема указанного конденсированного потока в качестве сырья в свою верхнюю часть; (15) при этом указанное второе теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и предназначено для приема и нагрева указанного второго потока отгонного пара, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапе (f) способа по п.1; (16) при этом указанное первое теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного второго потока отгонного пара и его дальнейшего нагрева, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (b) способа по п.1, после чего указанный дополнительно нагретый второй поток отгонного пара выводится из установки в виде летучей фракции остаточного газа; (17) устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным вторым устройством абсорбции, предназначенное для приема указанного потока отгонного конденсата, поступающего из нижней части указанного второго устройства абсорбции; (18) при этом указанное устройство тепломассообмена дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного конденсата, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (с) способа по п.1, при одновременном отпаривании из потока отгонного конденсата более летучих компонентов, после чего указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной относительно менее летучей фракции; и (19) устройство управления, предназначенное для регулирования количества и температуры указанных сырьевых потоков, направляемых в указанное первое устройство абсорбции, для поддержания температуры в верхней части указанного первого устройства абсорбции на уровне, при котором из потока извлекается основная часть указанных менее летучих компонентов. 13. Агрегат по п.12, в котором: (a) указанное первое смешивающее устройство предназначено для приема и смешивания охлажденных первой и второй частей потока и образования частично конденсированного газового потока; (b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанное второе разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и (d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема как минимум части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, а также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже второго устройства абсорбции и выше устройства тепломассообмена. 14. Агрегат по п.13, в котором: (а) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным вторым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного смешанного потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного потока конденсата и образования смешанного потока; (b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной конденсации; (c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления; (d) указанное третье теплообменное устройство соединено с первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева; (e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с указанным третьим теплообменным устройством и предназначены для приема в качестве сырья указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и (f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединен с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 15. Агрегат по п.12, в котором: (a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока; (b) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 16. Агрегат по п.15, в котором: (a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока в достаточной степени для частичной его конденсации; (b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата; (c) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и (d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 17. Агрегат по п.16, в котором: (a) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным первым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного первого потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и образования смешанного потока; (b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной его конденсации; (c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления; (d) указанное третье теплообменное устройство соединено с указанным первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева; (e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с третьим теплообменным устройством и предназначены для приема указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в качестве сырья в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и (f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве указанного сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена. 18. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16 или 17, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещено внутри указанной перерабатывающей установки. 19. Агрегат по п.12, отличающийся тем, что: (1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке; (2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (3) указанное газосборное устройство соединено с первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; (4) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 20. Агрегат по п.15, отличающийся тем, что: (1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке; (2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (3) указанное газосборное устройство соединено с первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; (4) указанное разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного дополнительно охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки. 21. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16, 17 или 18, отличающийся тем, что: (a) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента; (b) указанное дополнительное устройство тепломассообмена сконструировано так, чтобы принимать указанный парообразный поток и при этом с помощью указанного внешнего охлаждающего агента охлаждать его до образования дополнительного конденсата, причем указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации. 22. Агрегат по любому из пп.12-20 или 21, отличающийся тем, что: (1) в указанной перерабатывающей установке, над устройством тепломассообмена установлено дополнительное устройство абсорбции, которое соединено с данным устройством тепломассообмена и служит для приема отогнанных из потока более летучих компонентов; (2) указанное дополнительное устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и служит для приема указанного потока отгонного конденсата и обеспечения контакта данного потока отгонного конденсата с отогнанными более летучими компонентами, с формированием тем самым третьего потока отгонного пара и потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций; (3) указанное второе устройство абсорбции соединено с указанным дополнительным устройством абсорбции и предназначено для приема указанного третьего потока отгонного пара и его подачи в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции; и (4) указанное устройство тепломассообмена соединено с указанным дополнительным устройством абсорбции и предназначено для приема указанного потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций, и его нагрева, за счет чего из указанного потока отгоняется дополнительное количество летучих компонентов и образуется указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции. 23. Агрегат по любому из пп.12-14, 18, 19 или 21, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя, для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего указанное отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
Евразийское
патентное
ведомство
023957 (13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации
и выдачи патента: 2016.07.29
(51) Int. Cl. F25J3/00 (2006.01)
(21) Номер заявки:
(22) Дата подачи:
201200007 2011.03.22
(54) ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА
(31) 12/750,862; PCT/US2010/0029331; 12/772,472; PCT/US2010/0033374; 12/781,259; PCT/US2010/0035121; 13/048,315; PCT/US2011/0028872; PCT/US2011/0029034; 13/051,682; 13/052,348; PCT/US2011/0029239; PCT/US2011/0029234; 13/052,575; 13/053,792
(32) 2010.03.31; 2010.03.31; 2010.05.03; 2010.05.03; 2010.05.17; 2010.05.17; 2011.03.15; 2011.03.17; 2011.03.18; 2011.03.18; 2011.03.21; 2011.03.21; 2011.03.21; 2011.03.21; 2011.03.22
(33) US
(43) 2013.09.30
(86) PCT/US2011/029409
(87) WO 2011/123289 2011.10.06
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОРТЛОФФ ИНДЖИНИРС, ЛТД.; Эс.Эм И. ПРОДАКТС ЭлПи (US)
(72) Изобретатель:
Джонк Эндрю Ф., Льюис У. Ларри, Тайлер Л. Дон, Уилкинсон Джон Д., Линч Джо Т., Хадсон Хэнк М., Кьюллар Кайл Т. (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-20050229634 US-A1-20040172967 US-A1-20090100862 US-B2-20080078205 US-A-4854955
(57) Описываются способ и аграгат для компактной перерабатывающей установки для извлечения компонентов C2 (или C3) и более тяжелых углеводородных компонентов из потока газообразных углеводородов. Газовый поток охлаждается и разделяется на первый и второй потоки. Первый поток подвергается дальнейшему охлаждению, расширяется при более низком давлении, нагревается, а его жидкая фракция подается в верхнюю часть устройства абсорбции в качестве первичного сырья. Второй поток расширяется при более низком давлении и подается в качестве сырья в нижнюю часть устройства абсорбции. Поток отгонного пара из устройства абсорбции смешивается с парообразной фракцией первого потока, затем охлаждается за счет расширенного первого потока, при этом образуя конденсированный поток, который подается в верхнюю часть устройства абсорбции в качестве вторичного сырья. Поток отгонного конденсата из нижней части устройства абсорбции нагревается в устройстве тепломассообмена, освобождаясь от летучих компонентов.
Уровень техники
Такие углеводороды, как этилен, этан, пропилен, пропан, а также более тяжелые, могут извлекаться из различных газов, например из природного, нефтезаводского и синтезированного газа, полученного при переработке других углеводородных материалов, таких как уголь, сырая нефть, бензино-лигроиновая фракция, горючие сланцы, нефтеносные пески и бурый уголь. Природный газ в основном состоит из метана и этана, т.е молярный процент метана и этана в газе достигает 50%. Газ так же содержит относительно малые количества более тяжелых углеводородов, таких как пропан, бутан, пентан и т.п., а также водород, азот, оксид углерода и другие газы. В настоящем изобретении в основном рассматривается способ извлечения этилена, этана, пропилена, пропана и более тяжелых углеводородов из таких газовых потоков. Газ, пригодный к переработке в соответствии с настоящим изобретением, имеет следующий типовой состав, выраженный в мол.%: 90,3% метана; 4,0% этана и других компонентов С2; 1,7% пропана и других компонентов С3; 0,3% изобутана, 0,5% стандартного бутана и 0,8% пентанов и более тяжелых углеводородов, баланс поддерживается за счет азота и двуокиси углерода. Также иногда отмечается присутствие серосодержащих газов.
Исторически сложившиеся циклические изменения цен как на природный газ, так и на его газокон-денсатные (NGL) компоненты, временами определяют снижение прироста этана, этилена, пропана, пропилена и более тяжелых компонентов в качестве жидких продуктов. В результате сформировалась потребность в технологических способах, которые могли бы обеспечить более эффективное извлечение данных продуктов, которые обеспечивают высокую эффективность извлечения продукта при более низких капиталовложениях и которые могут легко изменяться с учетом того, какой именно компонент из их большого числа требуется извлекать. К уже известным способам сепарации данных материалов относятся способы, в основе которых лежит охлаждение и сжижение газа, абсорбция масла и абсорбция охлажденного масла. Кроме того, популярность приобрели криогенные способы, благодаря наличию экономичного оборудования, вырабатывающего электроэнергию путем направления газа в детандер и одновременно отводящего тепло от перерабатываемого газа. В зависимости от давления источника подачи газа, насыщенности газа (этаном, этиленом и более тяжелыми углеводородными составляющими), а также от нужного конечного продукта может применяться любой из этих способов или их сочетание.
На сегодняшний день для обработки природного газоконденсата в основном предпочтение отдается способу криогенного расширения, так как он сочетает в себе максимальную простоту, легкость ввода в эксплуатацию, эксплуатационную гибкость, высокую эффективность, безопасность и высокую надежность. В патентах США 3292380; 4061481; 4140504; 4157904; 4171964; 4185978; 4251249; 4278457; 4519824; 4617039; 4687499; 4689063; 4690702; 4854955; 4869740; 4889545; 5275005; 5555748; 5566554;
5568737; 5771712; 5799507;5881569;5890378;5983664;6182469;6578379; 6712880; 6915662; 7191617;
7219513; в заменяющем патенте США № 33408; а также в одновременно находящихся на рассмотрении заявках за номерами 11/430,412; 11/839,693; 11/971,491; 12/206,230; 12/689,616; 12/717,394; 12/750,862; 12/772,472; 12/781,259; 12/868,993; 12/869,007; 12/869,139; 12/979,563; 13/048,315; 13/051,682; 13/052,348; 13/052,575 приводится описание соответствующих способов (хотя в описании настояшего изобретения в некоторых случаях используются режимы переработки, отличные от тех, которые описаны в указанных патентах США).
В типовом способе криогенного расширения подаваемый под давлением газ охлаждается путем теплообмена с другими технологическими потоками и/или с внешними источниками охлаждения, такими как система компрессионного охлаждения пропана. По мере охлаждения газа в одном или более сепараторов происходит конденсация и сбор конденсата, так как конденсат под высоким давлением содержит некоторое количество необходимых компонентов С2+. В зависимости от насыщенности газа и количества полученного конденсата конденсат под высоким давлением может быть подвергнут расширению при более низком давлении и разделению на фракции. Результатом испарения, которое происходит при расширении конденсата, является дальнейшее охлаждение рабочего потока. При определенных условиях может понадобиться предварительное охлаждение конденсата под высоким давлением перед его расширением с целью дальнейшего снижения температуры в результате расширения. Расширенный рабочий поток, состоящий из смеси конденсата и паров, разделяется на фракции в ректификационной колонне (деметанизаторе или деэтанизаторе). Внутри колонны охлаждаемый поток подвергается ректификации с целью сепарации остаточного метана, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров от нужных компонентов С2, компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта; либо с целью сепарации остаточного метана, компонентов С2, азота и других летучих газов в виде шлемовых паров от нужных компонентов С3 и более тяжелых углеводородных компонентов, которые отводятся снизу колонны в виде жидкого кубового продукта.
При неполной конденсации сырьевого газа (обычно так и происходит) пары, остающиеся после неполной конденсации, можно разделить на два потока Одна часть паров направляется через детандер или расширительный клапан в емкость с более низким давлением, где в результате дальнейшего охлаждения рабочего потока происходит дополнительная конденсация жидкости. Давление после расширения фактически равно давлению, под которым работает ректификационная колонна. Паровая и жидкая фазы, полученные в результате расширения, подаются в колонну в качестве сырья.
Оставшиеся пары охлаждаются до полной конденсации путем теплообмена с другими технологическими потоками, например с верхним продуктом колонны холодной ректификации. Перед охлаждением данные пары могут быть смешаны с частью конденсата под высоким давлением или со всем его объемом. Полученный охлажденный поток затем расширяется в соответствующем устройстве, например в расширительном клапане, рабочего давления деметанизатора. В способе расширения часть конденсата испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. Дросселированный испарением поток затем подается в верхнюю часть деметанизатора. Обычно парообразная составляющая дросселированного испарением потока и шлемовые пары из деметанизатора смешиваются в верхней сепараторной секции ректификационной колонны и образуют остаточный синтетический метановый газ. Как вариант возможна подача охлажденного расширенного рабочего потока в сепаратор для его разделения на парообразный и жидкий потоки. Парообразный поток смешивается со шлемовыми парами колонны, а конденсат подается в верхнюю часть колонны в качестве жидкого сырья. В идеальных условиях при таком способе сепарации остаточный газ, покидающий установку, будет содержать практически весь метан, который был в сырьевом газе, при этом более тяжелые углеводороды и нижняя фракция отгонки, покидающие деметанизатор, не будут содержать метан или более летучие компоненты. На практике, однако, идеальные условия создать не удается, так как обычный деметанизатор в основном работает в качестве отпарной колонны. Метановый продукт, полученный на выходе техспособа, следовательно, обычно состоит из паров верхней зоны ректификации колонны, а также паров, не прошедших ректификацию. Возникают значительные потери компонентов С2, С3 и С4+, так как жидкое сырье, которое подается в верхнюю часть колонны, содержит достаточное количество указанных и более тяжелых углеводородных компонентов, в результате чего количество компонентов С2, компонентов С3, компонентов С4 и более тяжелых углеводородных компонентов практически равно их количеству в паре, который выделяется в верхней зоне ректификации деметанизатора. Потери данных необходимых компонентов можно значительно сократить, если пары, поднимающиеся из зоны ректификации, входили бы в контакт с достаточным количеством конденсата (флегмы), способного поглощать компоненты С2, С3, С4 и более тяжелые углеводородные компоненты из пара.
В последние годы предпочтительными являются способы сепарации углеводородов, где для дополнительной ректификации паров в установке предусмотрена верхняя секция абсорбции. Одним из способов создания потока флегмы для верхней ректификационной секции является использование дросселированного испарением полностью конденсированного потока для охлаждения и частичной конденсации шлемовых паров колонны, после чего нагретый резко расширенный поток затем подается в среднюю точку ввода сырья деметанизатора. Жидкий конденсат, образовавшийся из шлемовых паров колонны, отделяется и в качестве сырья подается в верхнюю часть деметанизатора, неконденсированный же пар выводится из установки как остаточный метановый продукт. Нагретый расширенный поток испаряется лишь частично, а поэтому содержит достаточное количество жидкости, которая используется в качестве дополнительного потока флегмы для деметанизатора, с тем чтобы этот поток, поданный в верхнюю часть колонны, обеспечивал ректификацию паров, поступающих из нижней секции колонны. Примером способа такого типа является способ, описанный в патенте США № 4854955. В настоящем изобретении применяются новейшие средства реализации различных этапов вышеописанного способа, что позволяет повысить общую эффективность и снизить количество необходимых единиц оборудования. Это достигается путем объединения в одной установке нескольких единиц оборудования, которые ранее были самостоятельными, при этом сокращается площадь, необходимая для размещения технологической установки, а также снижаются капитальные затраты. Неожиданно для себя заявители выявили, что более компактная схема также способствует значительному снижению потребляемой мощности, необходимой для достижения заданного уровня переработки, что в целом повышает технологическую эффективность и снижает стоимость эксплуатации установки. Кроме того, более компактная компоновочная схема позволяет исключить значительную часть трубопроводов, с помощью которых соединялись отдельные единицы оборудования в установках традиционной конструкции, что еще более снижает капитальные затраты и позволяет убрать из конструкции соответствующие фланцевые соединения для подключения трубопроводов. Так как на фланцевых трубных соединениях потенциально возможна утечка углеводородов (которые представляют собой летучие органические соединения (VOC), участвующие в формировании газов, вызывающих парниковый эффект, а также создающие предпосылки для образования дыр в озоновом слое), отказ от данных фланцев в конструкции снижает возможность выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
В соответствии с настоящим изобретением было установлено, что возможно достижение уровня выделения С2 более 86%. Аналогично, в тех случаях, где нет необходимости в извлечении компонентов С2, степень извлечения компонентов С3 может достигнуть 99%, при этом компоненты С2 в потоке остаточного газа практически отсутствуют. Кроме того, настоящее изобретение позволяет обеспечить 100% сепарацию метана (или компонентов С2) и компонентов, более легких, чем компоненты С2 (или компоненты С3), а также более тяжелых компонентов при более низкой энергоемкости по сравнению с известным уровнем техники, при этом уровень выделения остается неизменным. Настоящее изобретение (несмотря на то, что оно реализуется при более низких давлениях и более высоких температурах) особенно
эффективно при переработке сырьевых газов в диапазоне давлений от 400 до 1500 фунт/кв.дюйм абс. [2,758-10,342 кПа(а)] или выше, при режимах, где температура верхнего продукта колонны выделения газоконденсата находится в пределах -50°F [-46°C] или ниже.
Для облегчения понимания сути настоящего изобретения в описании приводятся следующие чертежи и примеры.
Описание чертежей
Фиг. 1 и 2 - блок-схемы установок переработки природного газа, выполненных в соответствии с известным уровнем техники, по патенту США № 4854955;
фиг. 3 - блок-схема установки переработки природного газа, выполненной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4-10 - блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные способы применения настоящего изобретения для обработки потока природного газа.
В последующем описании вышеуказанных чертежей приводятся таблицы с итоговыми данными о расходе газа, рассчитанном для типовых режимов переработки. В таблицах, приведенных в данном документе, значение расхода газа (моль в час) округлено до ближайшего целого числа для удобства восприятия. Значения общего расхода, приведенные в таблицах, учитывают все неуглеводородные компоненты, а следовательно, больше значений суммы расхода углеводородных компонентов. Указанные в таблицах значения температуры являются приблизительными, округленными до градуса. Следует также отметить, что расчеты технологических схем с целью сравнения эффективности отображенных на чертежах техспособов, основаны на предположении, что между окружающей средой и способом отсутствует утечка тепла (в обоих направлениях). Качество изолирующих материалов, представленных на рынке, позволяет считать такое предположение обоснованным, при том что специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки обычно используют его в своих расчетах. Для удобства восприятия технологические параметры указаны как в традиционных британских единицах измерения, так и в единицах измерения Международной системы единиц (СИ). Молярный расход газа, указанный в таблицах, может выражаться либо как фунт-моль в час, либо как килограмм-моль в час. Потребляемая энергия, выраженная в лошадиных силах (л.с.) и/или в тысячах британских тепловых единиц в час (МБТЕ/ч) соответствует указанному молярному расходу, выраженному в фунт-моль в час. Потребляемая энергия, выраженная в киловаттах (кВт) соответствует указанному молярному потоку, выраженному в килограмм- моль в час.
Описание известного уровня техники
На фиг. 1 представлена блок-схема технологического способа, где показано устройство перерабатывающей установки, предназначенной для выделения компонентов С2+ из природного газа, реализованная на базе известных технических решений в соответствии с патентом США № 4854955. По данной схеме моделирования способа входящий газ поступает в установку при температуре 110°F [43°C] и давлении 915 фунт/кв.дюйм абс. [6,307 кПа(а)] в виде потока 31. Если входящий газ содержит сернистые соединения в концентрации, нарушающей требования к составу рабочего потока, они удаляются из входящего газа с помощью соответствующей установки предварительной обработки (на схеме не показана). Кроме того, сырьевой поток обычно подвергается дегидрации с целью предотвращения образования гидрата (льда) на режимах криогенной обработки. В этих целях обычно применяется твердый адсорбент.
Сырьевой поток 31 разделяется на два - потоки 32 и 33. Поток 32 охлаждается до температуры -34°F [-37°C] в теплообменнике 10 за счет теплового обмена с холодным остаточным газовым потоком 42а; поток 33 охлаждается до температуры -13°F [-25°C] в теплообменнике 11 за счет теплового обмена с жидким конденсатом ребойлера деметанизатора, имеющим температуру 52°F [11°C] (поток 45), и с побочным жидким конденсатом ребойлера, имеющим температуру -49°F [-45°C] (поток 44). Потоки 32а и 33а рекомбинируются и образуют поток 31а, который поступает в сепаратор 12 при температуре -28°F [-33°C] и давлении 893 фунт/кв.дюйм абс. [6155 кПа(а)], где пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35). Пар (поток 34) из сепаратора 12 разделяется на два потока - поток 36 и 39. Поток 36, содержащий около 27% общего объема паров, смешивается с концентратом в сепараторе (поток 35), а полученный поток 38 пропускается через теплообменник 13, где отбор тепла производится за счет взаимодействия с потоком холодного остаточного газа 42, где происходит охлаждение рабочего потока до полной его конденсации. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -135°F [-93°С] затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до давления, немного превышающего рабочее давление (приблизительно 396 фунт/кв.дюйм абс. [2730 кПа(а)]) ректификационной колонны 18. В способе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 1, расширенный поток 38b после расширительного клапана 14 достигает температуры -138°F [-94°С], а затем подается в теплообменник 20. В теплообменнике 20 дросселированный испарением поток нагревается и частично испаряется, тем самым обеспечивая охлаждение и частичную конденсацию шлемового потока колонны 41, а нагретый поток 38с, имеющий температуру -139°F [-95°C], затем подается в ректификационную колонну 18 в верхней средней точке питания колонны. (Следует отметить, что температура потока 38Ь/38С при
его нагреве незначительно снижается, это происходит из-за падения давления в теплообменнике 20 и как следствие испарения некоторого количества жидкого метана, содержащегося в потоке).
Оставшиеся 73% объема пара из сепаратора 12 (поток 39) подаются в рабочий детандер 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления колонны, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -95°F [-71°C]. Типовые детандеры, представленные на рынке, позволяют выделить порядка 80-85% технологического сырья, теоретически доступного при идеальном изоэнтропическом расширении. Выделенная энергия часто применяется для приведения в движение центробежного компрессора (такого как элемент 16), который, к примеру, может применяться для повторного сжатия нагретого остаточного газа (поток 42b). Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в ректификационную колонну 18 в средней ее точке питания.
Шлемовый пар колонны (поток 41) отводится из верхней части деметанизатора 18 и охлаждается с -136°F [-93°C] до -138°F [-94°C], а затем частично конденсируется (поток 41а) в теплообменнике 20 за счет теплового обмена с дросселированным испарением и полностью конденсированным потоком 38b, как описано ранее. Рабочее давление в сепараторе потока флегмы 21 (391 фунт/кв.дюйм [2696 кПа(а)]) поддерживается на уровне немного ниже рабочего давления деметанизатора 18. Это обеспечивает наличие движущей силы, которая заставляет поток шлемового пара 41 протекать через теплообменник 20, а оттуда - в сепаратор потока флегмы 21, где конденсированная жидкость (поток 43) отделяется от некон-денсированного пара (поток 42). Поток конденсата 43 из сепаратора потока флегмы 21 с помощью насоса 22 нагнетается под давлением чуть выше рабочего давления деметанизатора 18, а затем поток 43а в качестве холодного сырья (потока флегмы) подается в верхнюю часть деметанизатора 18. Данный поток флегмы, состоящий из холодного конденсата, поглощает и конденсирует компоненты C2, С3 и более тяжелые компоненты из паров, поднимающихся в верхнюю зону секции абсорбции 18а колонны деметани-зации 18. Деметанизатор в колонне 18 представляет собой обычную ректификационную колонну, в которой установлено несколько лотков с интервалами между ними, одной или более насадок, либо комбинация лотков и насадок. Как часто бывает в случае с установками переработки природного газа, колонна деметанизации состоит из двух секций: верхней секции абсорбции (ректификации) 18а, где размещены лотки и/или насадки, обеспечивающие необходимый конгакт между парообразной частью расширенного потока 39а, которая поднимается вверх, а охлажденный конденсат стекает вниз, где поглощает компоненты C2, C3 и более тяжелые компоненты; и нижней отпарной (деметанизационной) секции 18b, где размещены лотки и/или насадки, обеспечивающие необходимый контакт между конденсатом, стекающим вниз, и парами, поднимающимися вверх. В секции деметанизации 18b также установлены ребойле-ры (такие как ребойлер и боковой ребойлер, описанные ранее), где производится нагрев и испарение части конденсата, стекающего в нижнюю часть колонны, чтобы образовывать отбензиненный пар, поднимающийся вверх колонны для отгонки жидкого продукта (поток 46), метана и более легких компонентов. Поток жидкого продукта 46 покидает нижнюю часть колонны при температуре 77°F [25°C] на основе типовых требований к соотношению метана и этана, равному 0,010:1, исходя из массы кубового продукта.
Парообразный поток 42 от сепаратора потока флегмы 21 представляет собой поток холодного остаточного газа. Он движется навстречу поступающему сырьевому газу в теплообменнике 13, где он нагревается до -54°F [-48°C] (поток 42а), а также в теплообменнике 10, где он нагревается до 98°F [37°C] (поток 42b), тем самым обеспечивая попутное охлаждение, как было описано ранее. Затем остаточный газ подвергается вторичному- сжатию в два этапа. Первый этап - это компрессор 16, который приводится в движение детандером 15. Второй этап - это компрессор 23, который приводится в движение от дополнительного источника энергии; здесь остаточный газ (поток 42d) сжимается до давления в трубопроводе сбыта. После охлаждения до 110°F [43°С] в выпускном охладителе 24, остаточный газ (поток 42е) поступает в трубопровод сбыта под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)], которое является достаточным для соответствия требованиям по давлению в трубопроводе (обычно это входное давление).
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 1, приводятся в следующей таблице.
Выделенные компоненты*
Мощность
Сжатие остаточного газа 5,505 л.с. [ 9,050 кВт]
* (на основе неокругленных значений расхода).
На фиг. 2 представлена блок-схема техспособа, демонстрирующая один из способов того, как конструкцию перерабатывающей установки, показанную на фиг. 1, можно приспособить для работы с более низким уровнем извлечения компонентов С2. Это требование обычно для ситуаций, при которых соотношение природного газа и жидких углеводородов является непостоянным, в результате чего в некоторые моменты извлечение компонентов C2 является нерентабельным. Техспособ, схема которого приведена на фиг. 2, применяется для обработки сырьевого газа с таким же составом и характеристиками, как те, что были ранее описаны для схемы на фиг. 1. Однако при моделировании техспособа по схеме на фиг. 2 технологические режимы работы были подобраны таким образом, чтобы выделять практически все компоненты С2 в остаточный газ, а не извлекать их и конденсировать в виде жидкого кубового продукта ректификационной колонны. В соответствии с данным смоделированным способом входной газ попадает в установку, имея температуру 110°F [43°С] и при давлении 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)] в виде потока 31, и охлаждается в теплообменнике 10 за счет теплового обмена с потоком холодного остаточного газа 42а. Охлажденный поток 31а подается в сепаратор 12 при температуре 15°F [-9°C] и давлении 900 фунт/кв.дюйм абс. [6203 кПа(а)], где пар (поток 34) отделяется от конденсированной жидкости (поток
35).
Пар (поток 34) из сепаратора 12 разделяется на два потока - поток 36 и 39. Поток 36, содержащий около 28% общего объема паров, смешивается с концентратом в сепараторе (поток 35), а полученный поток 38 пропускается через теплообменник 13, где отбор тепла производится за счет взаимодействия с потоком холодного остаточного газа 42, где происходит охлаждение рабочего потока до полной его конденсации. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -114°F [-81°C] затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до давления, немного превышающего рабочее давление (приблизительно 400 фунт/кв.дюйм абс. [2758 кПа(а)]) ректификационной колонны 18. В способе расширения часть потока испаряется, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 2, расширенный поток 38b после расширительного клапана 14 достигает температуры -137°F [-94°С], а затем подается в теплообменник 20. В теплообменнике 20 дросселированный испарением поток нагревается и частично испаряется, тем самым обеспечивая охлаждение и частичную конденсацию шлемового потока колонны 41, а нагретый поток 38с, имеющий температуру -107°F [-77°C], затем подается в ректификационную колонну 18 в верхней средней точке питания колонны.
Оставшиеся 72% объема пара из сепаратора 12 (поток 39) подаются в рабочий детандер 15, где
энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается полному изоэнтропическому расширению до рабочего давления колонны, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -58°F [-50°C], после чего в качестве сырья подается в ректификационную колонну 18 в нижней точке ее средней части. Шлемовый пар колонны (поток 41) отводится из верхней части деэтанизатора 18 и охлаждается со -102°F [-74°C] до -117°F [-83°C], а затем частично конденсируется (поток 41а) в теплообменнике 20 за счет теплового обмена с дросселированным испарением и полностью конденсированным потоком 38b, как описано ранее. Частично конденсированный поток 41а подается в сепарагор потока флегмы 21, работающий под давлением 395 фунт/кв.дюйм абс [2723 кПа(а)], где конденсированная жидкость (поток 43) отделяется от не-конденсированного пара (поток 42). Поток конденсата 43 из сепаратора потока флегмы 21 с помощью насоса 22 нагнетается под давлением чуть выше рабочего давления деэтанизатора 18, а затем поток 43а в качестве холодного сырья (потока флегмы) подается в верхнюю часть деэтанизатора 18.
Поток жидкого продукта 46 покидает нижнюю часть колонны при температуре 223°F [106°C] на основе типовых требований к соотношению этана и пропана, равному 0.050:1, исходя из молярной массы в кубовом продукте. Холодный остаточный газ (парообразный поток 42 от сепаратора потока флегмы 21) движется навстречу поступающему сырьевому газу в теплообменнике 13, где он нагревается до -25°F [-31°C] (поток 42а) и в теплообменнике 10, где он нагревается 105°F [41°С] (поток 42b), попутно обеспечивая охлаждение рабочего потока, как было описано ранее. Затем остаточный газ подвергается повторному сжатию в два этапа: в компрессоре 16, который приводится в действие детандером 15, и в компрессоре 23, который приводится в действие дополнительным источником энергии. После охлаждения потока 42d до температуры 110°F [43°C] в выпускном охладителе 24, остаточный газовый продукт (поток 42е) под давлением 915 фунт/кв. дюйм абс. [6307 кПа(а)] поступает в трубопровод сбыта.
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 2, приводятся в следующей таблице.
Таблица II (фиг. 2) Данные по расходу - фунт-моль/ч [кг-моль/ч]
Поток
Метан
Этан
Пропан
Бутаны +
Всего
12,398
546
233
229
13,726
12,332
532
215
128
13,523
101
203
3,502
151
3,841
3,568
165
137
4.044
8,830
381
154
9.682
13,441
1,033
14,877
1,043
498
1,624
12,398
535
13,253
232
229
473
Выделенные компоненты1 Пропан 99.50%
Сжатие остаточного газа 5,595 л.с [ 9,198 кВт]
Бутаны+ 100.00% Мощность
со способом на фиг. 1 с целью наглядной демонстрации преимуществ настоящего изобретения. При моделировании способа по схеме, показанной на фиг. 3, входящий газ поступает в установку в виде потока 31, который делится в первом разделительном устройстве еще на два потока: поток 32 и поток 33. Первый поток, поток 32, поступает в первое теплообменное устройство в верхней части охладительной секции сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. В качестве первого теп-лообменного устройства может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Первое теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 32, протекающем по одному ходу теплообменника, и потоком отгонного пара, поднимающимся из ректификационной секции 118b, расположенной внутри перерабатывающей установки 118, который нагревается во втором теплообменнике нижней части секции охлаждения сырья 118а. Поток 32 охлаждается, при этом продолжается нагрев потока отгонного пара, и поток 32а покидает первое теплообменное устройство, имея температуру -29°F
[-34°С].
Вторая часть потока, поток 33, поступает в устройство тепломассообмена в отпарной секции 118d, которая находится внутри перерабатывающей установки 118. В качестве устройства тепломассообмена может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Устройство тепломассообмена предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 33, протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и потоком отгонного конденсата, стекающим вниз из второго из двух устройств абсорбции, установленного выше устройства тепломассообмена в отпарной секции 118d, при этом поток 33 охлаждается, попутно нагревая поток отгонного конденсата; перед тем, как покинуть устройство тепломассообмена, поток 33а охлаждается до температуры -10°F [-23°С]. По мере нагрева потока отгонного конденсата часть его испаряется и образует отбензиненные пары, которые поднимаются вверх, пока оставшийся жидкий конденсат продолжает стекать вниз через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт отбензиненных паров и потоком отгонного конденсата, тем самым поддерживая массообмен между парообразной и жидкой фазами и освобождая поток жидкого продукта 46 от метана и более легких компонентов.
Потоки 32а и 33а рекомбинируются и образуют поток 31а, который поступает в секцию сепарации 118е, находящуюся внутри перерабатывающей установки 118, при температуре -23°F [-31°C] и давлении 900 фунт/кв.дюйм абс. [6203 кПа(а)], после чего пар (поток 34) отделяется в дополнительном устройстве сепарации (см. также абзац [0060] ниже) от жидкого конденсата (поток 35). Секция сепарации 118е отделена от отпарной секции 118d внутренней перегородкой или другими средствами, с тем чтобы обеспечить возможность работы двух этих секций внутри перерабатывающей установки 118 при разных давлениях.
Пар (поток 34) из секции сепарации 118е разделяется во втором разделительном устройстве на два потока: поток 36 и поток 39. Поток 36, содержащий около 29% пара от общего его объема, смешивается с отделенным в сепараторе конденсатом (поток 35, через поток 37) в дополнительном смешивающем устройстве, и полученный поток 38 направляется во второе теплообменное устройство, расположенное в нижней части секции охлаждения сырья 118а внутри перерабатывающей установки 118. В качестве второго теплообменного устройства может также применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Второе теплооб-менное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 38, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из ректификационной секции 118b внутри перерабатывающей установки 118, так что поток 38 охлаждается до полной конденсации, при этом нагревая поток отгонного пара. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -135°F [-93°С] затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 первого расширительного устройства до давления, несколько превышающего рабочее давление (приблизительно 388 фунт/кв.дюйм абс. [2675 кПа(а)]) ректификационной секции 118b и секции абсорбции 118с (устройства абсорбции), расположенных внутри перерабатывающей установки 118. В способе расширения часть потока может испаряться, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 3, расширенный поток 38b после расширительного клапана 14 достигает температуры -139°F [-95°C], а затем подается в устройство тепломассообмена (третье теплообменное устройство), расположенное внутри ректификационной секции 118b. В качестве устройства тепломассообмена может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Устройство тепломассообмена предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком отгонного пара, поднимающимся из секции абсорбции 118с вверх по одному ходу устройства тепломассообмена, и расширенным потоком 38b, движущимся вниз, при этом поток отгонного пара охлаждается, попутно нагревая расширенный по
ток. По мере охлаждения потока отгонного пара некоторая его часть конденсируется и стекает вниз, а оставшийся отгонный пар продолжает подниматься вверх через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт между конденсированной жидкостью и отгонным паром, при этом оно также поддерживает массообмен между парообразной и жидкой фазами, таким образом, обеспечивая ректификацию отгонного пара. Конденсированная жидкость накапливается в нижней части устройства тепломассообмена, откуда она направляется в секцию абсорбции 118с.
Дросселированный испарением поток 38b частично переходит в парообразную фазу, попутно обеспечивая охлаждение и частичную конденсацию потока отгонного пара, и покидает устройство тепломассообмена в ректификационной секции 118b, имея температуру -140°F [-96°C]. (Следует отметить, что температура потока 38b при его нагреве незначительно снижается, это происходит из-за падения давления в устройстве тепломассообмена и как следствие испарения некоторого количества жидкого метана, содержащегося в потоке). Прогретый дросселированный испарением поток разделяется на парообразную и жидкую фазы; парообразная фаза смешивается с паром, поднимающимся из секции абсорбции 118с, в результате чего образуется поток отгонного пара, который поступает в устройство тепломассообмена в ректификационной секции 118b, как было описано ранее. Жидкая фаза направляется в верхнюю зону секции абсорбции 118с (первое устройство абсорбции), где соединяется с жидкостью, конденсировавшейся из потока отгонного пара в ректификационной секции 118b.
Оставшиеся 71% объема пара из секции сепарации 118е (поток 39) подаются в рабочий детандер 15 (второе расширительное устройство), где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 118с, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -93°F [-70°С]. Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в нижнюю зону секции абсорбции 118с (первое устройство абсорбции), расположенной внутри перерабатывающей установки 118, где он контактирует с конденсатом, поступающим в верхнюю зону секции абсорбции 118с.
В секции абсорбции 118с и в отпраной секции 118d установлены первое и второе устройства абсорбции соответственно, которые состоят из нескольких лотков с зазорами между ними, одной или нескольких насадок либо комбинации лотков и насадок. Лотки и/или насадки в секции абсорбции 118с и в отпарной секции 118d обеспечивают необходимый контакт между парами, поднимающимися вверх, и холодным конденсатом, стекающим вниз. Жидкая составляющая расширенного потока 39а смешивается с жидким конденсатом, стекающим вниз из секции абсорбции 118с, и смешанный конденсат поступает в устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке, что обеспечивает жидкость, стекающую в отпарную секцию 118d. Пары, поднимающиеся из отпарной секции 118d, смешиваются с парами от расширенного потока 39а и далее поднимаются в секцию абсорбции 118с, где они контактируют с холодным конденсатом, стекающим вниз, для конденсации и абсорбции компонентов C2, компонентов C3 и более тяжелых компонентов, содержащихся в этих парах. Все пары, поднимающиеся (первый поток отгонного пара) из секции абсорбции 118с (первое устройство абсорбции), собираются в па-роотборном устройстве, размещенном в перерабатывающей установке, и смешиваются с паром от прогретого расширенного потока 38b и поднимаются вверх в ректификационную секцию 118b, где они охлаждаются и подвергаются ректификации с целью удаления из них основной части компонентов C2, C3 и более тяжелых углеводородов, оставшихся в этих парах, как было описано выше. Жидкая составляющая прогретого расширенного потока 38b смешивается с жидким конденсатом, стекающим вниз из ректификационной секции 118b, и смешанный конденсат продолжает стекать в секцию абсорбции 118с.
Отгонный конденсат, стекающий вниз из устройства тепломассообмена в отпарной секции 118d, находящейся внутри перерабатывающей установки 118, освобождается от метана и более легких компонентов. Полученный жидкий продукт (поток 46) удаляется из нижней части отпарной секции 118d и покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 73°F [23°С]. Второй поток отгонного пара, поднимающийся из ректификационной секции 118b, подогревается в секции охлаждения сырья 118а, при этом обеспечивая охлаждение потоков 32 и 38, как описано ранее, а полученный поток остаточного газа 42 покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 99°F [37°C]. Затем остаточный газ подвергается повторному сжатию в два этапа: в компрессоре 16, который приводится в действие детандером 15, и в компрессоре 23, который приводится в действие дополнительным источником энергии. После охлаждения потока 42b до температуры 110°F [43°С] в выпускном охладителе 24, остаточный газовый продукт (поток 42с) под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)] поступает в трубопровод сбыта.
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 3, приводятся в следующей таблице.
Поток
Таблица III (фиг. 3)
Данные по расходу - фунт-моль/ч [кг-моль/ч] Метан Этан Пропан Бутаны+
Всего
12,398
546
233
229
13,726
8,431
371
159
156
9,334
3,967
175
4,392
12,221
507
186
13,308
177
146
418
3,544
147
3,859
177
146
418
3,721
186
101
170
4,277
8,677
360
132
9,449
12,389
12,700
46 9 Выделенные компоненты* Этан
473
228 86.66%
229
1,026
Пропан
98.01%
Мощность
Бутаны+
99.81%
Сжатие остаточного газа
[ 8,711
кВт]
* (на основе неокругленных значений расхода).
Сравнение табл. I и III показывает, что по сравнению с известным уровнем техники настоящее изобретение может повысить уровень извлечения этана с 84,99 до 86,66%, а уровень извлечения пропана - с 97,74 до 98,01%; степень извлечения бутанов и более тяжелых углеводородов остается практически на том же уровне (99,81 % против 99,83% для известного уровня техники). Дальнейшее сравнение показателей в табл. I и III показывает, что тот же объем готового продукта был получен при гораздо меньших энергозатратах, чем в установке, собранной с применением известных технических решений. Что касается эффективности извлечения продукта (которая определяется количеством этана, извлеченного на единицу мощности), настоящее изобретение примерно на 6% экономичнее способа с применением известных технических решений, показанного на фиг. 1.
Повышение эффективности извлечения продукта, обеспечиваемое настоящим изобретением по сравнению с способом на базе известных технических решений (фиг. 1), в основном связано с тремя факторами. Во-первых, компактная компоновка теплообменных устройств в секции охлаждения сырья 118а и в ректификационной секции 118b перерабатывающей установки 118 исключает перепад давления, происходящий вследствие наличия соединительных трубопроводов в обычной перерабатывающей установке. Как результат, в установке, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, остаточный газ, поступающий в компрессор 16, находится под более высоким давлением, чем газ в установке, собранной с применением уже известных технических решений, как следствие, остаточный газ поступает в компрессор 24 под значительно более высоким давлением, снижая таким образом количество энергии, необходимой для доведения давления остаточного газа до уровня давления в трубопроводе.
Во-вторых, применение устройства тепломассообмена в отпарной секции 118d для одновременного нагрева отгонного конденсата, покидающего устройство абсорбции в отпарной секции 118d, при этом полученный пар имеет возможность контактировать с конденсатом и освобождать из него летучие компоненты, что более эффективно по сравнению с применением обычной ректификационной колонны с внешними ребойлерами. Летучие компоненты освобождаются из жидкого конденсата постоянно, тем самым их концентрация в отбензиненных парах снижается гораздо быстрее, что повышает эффективность отгонки легких фракций для настоящего изобретения. В-третьих, применение устройства тепломассообмена в ректификационной секции 118b для одновременного охлаждения потока отгонного пара, поднимающегося от секции абсорбции 118с, при этом конденсация более тяжелых углеводородных ком
понентов из потока отгонного пара обеспечивает более высокую эффективность ректификации, чем по схеме с применением потока флегмы в обычной ректификационной колонне. Как результат, по сравнению с способом на фиг. 1, где используются известные технические решения, из потока отгонного пара извлекается большее количество компонентов С2, C3 и более тяжелых углеводородных компонентов, что возможно благодаря охлаждению за счет расширенного потока 38b. Помимо повышения эффективности переработки, настоящее изобретение по сравнению с установками текущего уровня техники имеет еще два преимущества. Во-первых, компактная конструкция перерабатывающей установки 118 настоящего изобретения заменяет восемь отдельных единиц оборудования, применяющихся в традиционной схеме (теплообменники 10, 11, 13 и 20, сепаратор 12, сепаратор потока флегмы 21, насос орошения 22 и ректификационная колонна 18 на фиг. 1) одной единицей (перерабатывающей установкой 118 на фиг. 3). При этом уменьшается площадь, необходимая для размещения установки, упраздняются соединительные трубопроводы, а также сокращается потребляемая мощность за счет отсутствия насоса орошения, что ведет к снижению капитальных затрат и стоимости эксплуатации перерабатывающей установки, построенной по схеме настоящего изобретения, по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений. Во-вторых, исключение из конструкции соединительных трубопроводов означает, что перерабатывающая установка, построенная по схеме настоящего изобретения, имеет гораздо меньше фланцевых соединений по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений, что снижает количество потенциальных мест появления течей в такой установке. Углеводороды представляют собой летучие органические соединения (VOC), некоторые из которых классифицируются как газы, вызывающие парниковый эффект, а некоторые могут создавать предпосылки для образования дыр в озоновом слое; это означает, что настоящее изобретение снижает возможность выбросов, загрязняющих атмосферу. Пример 2.
В тех случаях, где требуется снизить уровень извлечения компонентов C2 (например, уже описанный способ по схеме фиг. 2 с использованием известных технических решений), настоящее изобретение обладает значительными преимуществами по сравнению с способом известного уровня техники, схема которого приводится на фиг. 2. Для способа, показанного на фиг. 3, возможно изменение режимов эксплуатации, как это проиллюстрировано на фиг. 4, с целью снижения уровня содержания этана в жидком продукте, получаемом в настоящем изобретении, до такого же уровня, который получается в установке, собранной по схеме фиг. 2, с применением известных технических решений. Состав и характеристики сырьевого газа, принятые во внимание в способе, изображенном на фиг. 4, аналогичны таким же показателям, как и на фиг. 2. Соответственно, способ, изображенный на фиг. 4, можно сравнить с способом на фиг. 2 с целью наглядной демонстрации преимуществ настоящего изобретения. При моделировании способа по схеме, приведенной на фиг. 4, поток входного газа 31 поступает в теплообменное устройство в верхней части охладительной секции сырья 118а, которая расположена внутри перерабатывающей установки 118. Теплообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 31 протекающем по одному ходу теплообменника, и потоком отгонного пара, поднимающимся из ректификационной секции 118b, расположенной внутри перерабатывающей установки 118, который нагревается в теплообменнике нижней части секции охлаждения сырья 118а. Поток 31 охлаждается, попутно нагревая поток отгонного пара, при этом поток 31а покидает теплообменное устройство, после чего попадает в секцию сепарации 118е, находящуюся внутри перерабатывающей установки 118, при температуре 15°F [-9°C] и под давлением 900 фунт/кв.дюйм абс. [6203 кПа(а)], после чего пар (поток 34) отделяется от жидкого конденсата (поток 35).
Пар (поток 34) из секции сепарации 118е разделяется на два потока: поток 36 и поток 39. Поток 36, содержащий около 28% пара от общего его объема, смешивается с отделенным в сепараторе конденсатом (поток 35, через поток 37), и полученный поток 38 направляется в теплообменное устройство, расположенное в нижней части секции охлаждения сырья 118а внутри перерабатывающей установки 118. Теп-лообменное устройство предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком 38, протекающим через один ход теплообменного устройства, и потоком отгонного пара, поднимающимся из ректификационной секции 118b внутри перерабатывающей установки 118, так что поток 38 охлаждается до полной конденсации, при этом нагревая поток отгонного пара. Полученный конденсированный поток 38а при температуре -114°F [-81°С] затем подвергается быстрому испарению через расширительный клапан 14 до давления, несколько превышающего рабочее давление (приблизительно 393 фунт/кв.дюйм абс. [2710 кПа(а)]) ректификационной секции 118b и секции абсорбции 118с, расположенных внутри перерабатывающей установки 118. В способе расширения часть потока может испаряться, в результате чего основной рабочий поток охлаждается. В технологическом способе, который проиллюстрирован на фиг. 4, расширенный поток 38b после расширительного клапана 14 достигает температуры -138°F [-94°С], а затем подается в устройство тепломассообмена, расположенное внутри ректификационной секции 118b. Устройство тепломассообмена предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком отгонного пара, поднимающимся из секции абсорбции 118с вверх по одному ходу устройства тепломассообмена, и расширенным потоком 38b, движущимся вниз, при этом поток отгонного пара охлаждается, попутно нагревая расширенный поток. По мере охлаждения потока отгонного пара некоторая
его часть конденсируется и стекает вниз, а оставшийся отгонный пар продолжает подниматься вверх через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт между конденсированной жидкостью и отгонным паром, при этом оно также поддерживает массообмен между парообразной и жидкой фазами, таким образом, обеспечивая ректификацию отгонного пара. Конденсированная жидкость накапливается в нижней части устройства тепломассообмена, откуда она направляется в секцию абсорбции 118с.
Дросселированный испарением поток 38b частично переходит в парообразную фазу, попутно обеспечивая охлаждение и частичную конденсацию потока отгонного пара, и покидает устройство тепломассообмена в ректификационной секции 118b при температуре -104°F [-75°C], разделяясь на парообразную и жидкую фазы. Парообразная фаза смешивается с паром, поднимающимся из секции абсорбции 118с, образуя поток отгонного пара, который поступает в устройство тепломассообмена в ректификационной секции 118b, как было описано ранее. Жидкая фаза направляется в верхнюю зону секции абсорбции 118с, где соединяется с жидкостью, конденсировавшейся из потока отгонного пара в ректификационной секции 118b.
Оставшиеся 72% объема пара из секции сепарации 118е (поток 39) подаются в рабочий детандер 15, где энергия этой части сырья, находящейся под высоким давлением, превращается в механическую. В детандере 15 пар подвергается изоэнтропическому расширению до рабочего давления секции абсорбции 118с, при этом расширенный поток 39а охлаждается до температуры приблизительно -60°F [-51°C]. Частично конденсированный расширенный поток 39а затем в качестве сырья подается в нижнюю зону секции абсорбции 118с, расположенной внутри перерабатывающей установки 118, где он контактирует с конденсатом, поступающим в верхнюю зону секции абсорбции 118с.
Как в секции абсорбции 118с, так и в отпарной секции 118d установлены устройства абсорбции. В отпарной секции 118d также установлено устройство тепломассообмена, оно располагается под устройством абсорбции и предназначено для обеспечения теплового обмена между теплоносителем, протекающим в одном ходе устройства тепломассообмена, и потоком отгонного конденсата, движущимся вниз от устройства абсорбции; таким образом, осуществляется нагрев отгонного конденсата. По мере нагрева потока отгонного конденсата часть его испаряется и образует отбензиненные пары, которые поднимаются вверх, пока оставшийся жидкий конденсат продолжает стекать вниз через устройство тепломассообмена. Устройство тепломассообмена обеспечивает непрерывный контакт отбензиненных паров и потоком отгонного конденсата, тем самым поддерживая массообмен между парообразной и жидкой фазами и освобождая поток жидкого продукта 46 от метана, компонентов С2 и более легких компонентов. Полученный жидкий продукт (поток 46) удаляется из нижней части отпарной секции 118d и покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 221°F [105°C]. Поток отгонного пара, поднимающийся из ректификационной секции 118b, подогревается в секции охлаждения сырья 118а, при этом обеспечивая охлаждение потоков 31 и 38, как описано ранее, а полученный поток остаточного газа 42 покидает перерабатывающую установку 118 при температуре 106°F [41°C]. Затем остаточный газ подвергается повторному сжатию в два этапа: в компрессоре 16, который приводится в действие детандером 15, и в компрессоре 23, который приводится в действие дополнительным источником энергии. После охлаждения потока 42b до температуры 110°F [43°C] в выпускном охладителе 24, остаточный газовый продукт (поток 42с) под давлением 915 фунт/кв.дюйм абс. [6307 кПа(а)] поступает в трубопровод сбыта.
Краткие данные по расходу и энергопотреблению для техспособа, показанного на фиг. 4, приводятся в следующей таблице.
Поток
Метан
Этан
12,398
546
12,332
532
3,515
152
3,581
166
8,817
380
12,398
535
Бутаны+ Мощность
Сжатие остаточного газа
5,384 л.с.
* (на основе неокругленных значений расхода).
Выделенные компоненты* Пропан
Сравнение табл. II и IV показывает, что настоящее изобретение позволяет обеспечить практически такой же уровень извлечения продукта, что и известные технические решения. Однако дальнейшее сравнение показателей в табл. II и IV показывает, что тот же объем готового продукта был получен при гораздо меньших энергозатратах, чем в установке, собранной с применением известных технических решений. Что касается эффективности извлечения продукта (которая определяется количеством пропана, извлеченного на единицу мощности), настоящее изобретение почти на 4% экономичнее способа с применением известных технических решений, показанного на фиг. 2.
Вариант воплощения настоящего изобретения, представленный на фиг. 4, обладает теми же преимуществами в части компактности конструкции перерабатывающей установки 118, что и вариант воплощения, представленный на фиг. 3. Вариант воплощения настоящего изобретения, представленный на фиг. 4, позволяет заменить семь самостоятельных единиц оборудования в схеме, построенной с применением известных технических решений (теплообменники 10, 13 и 20, сепаратор 12, сепаратор потока флегмы 21, насос орошения 22 и ректификационную колонну 18 со схемы на фиг. 2), одной единицей (перерабатывающей установкой 118 на фиг. 4). При этом уменьшается площадь, необходимая для размещения установки, а также упраздняются соединительные трубопроводы, а также сокращается потребляемая мощность за счет отсутствия насоса орошения, что ведет к снижению капитальных затрат и стоимости эксплуатации перерабатывающей установки, построенной по схеме настоящего изобретения, по сравнению с установкой, построенной с применением уже известных технических решений; также снижается вероятность вредных выбросов в атмосферу.
Другие варианты воплощения
В некоторых случаях может возникнуть необходимость удалить секцию охлаждения сырья 118а из перерабатывающей установки 118 и применить для охлаждения сырья и конденсации флегмы одно или несколько первых, вторых и третьих внешних теплообменных устройств, например теплообменники 10 и 20, как показано на фиг. 7-10. Такая компоновочная схема позволяет уменьшить габариты перерабатывающей установки 118, что поможет уменьшить общую стоимость установки и/или сократить график монтажа (в некоторых случаях). Следует отметить, что во всех случаях теплообменники 10 и 20 представляют собой либо несколько отдельных теплообменников, либо один многоходовой теплообменник, возможна также комбинация обоих вариантов. Каждый такой теплообменник может представлять собой теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовой и/или многофункциональный теплообменник. В некоторых случаях, возможно, предпочтительнее будет объединить способы охлаждения сырья и конденсации флегмы в одном многофункциональном теплообменнике. Если применяется теплообменник 20, являющийся самостоятельной единицей по отношению к перерабатывающей установке, то потребуется разделительное средство в виде сепаратора потока флегмы 21 и насос 22 для
разделения частично конденсированного первого потока отгонного пара, отводимого в поток конденсата (поток жидкого конденсата 43) и второго потока отгонного пара и подачи по меньшей мере части данного потока конденсата в первое устройство абсорбции в модифицированной ректификационной секции 118с в качестве потока флегмы.
В некоторых случаях может возникнуть необходимость подачи потока конденсата 35 напрямую в отпарную секцию 118d, через поток 40, как показано на фиг. 3-10. В таких случаях применяется соответственное третье расширительное средство (устройство) (например, расширительный клапан 17), с помощью которого жидкость расширяется до рабочего давления отпарной секции 118d, а полученный расширенный поток конденсата 40а в качестве сырья подается в отпарную секцию 118d, в зону выше устройства абсорбции, устройства тепломассообмена, либо в обе эти зоны (подача указана на схеме пунктирными линиями). В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать часть жидкого потока 35 (поток 37) с паром в потоке 36, для образования смешанного потока 38 и направления оставшейся части жидкого потока 35 в отпарную секцию 118d через потоки 40/40а. В некоторых случаях может возникнуть необходимость смешать расширенный поток конденсата 40а с расширенным потоком 39а для последующей подачи смешанного потока в нижнюю зону секции абсорбции 118с в качестве сырья. В некоторых случаях может понадобиться применение охлажденной второй части (поток 33а на фиг. 3, 5, 7 и 9) вместо первой части (поток 36) потока пара 34, для образования потока 38, направленного в теплообмен-ное устройство, расположенное в нижней зоне секции охлаждения сырья 118а. В таких случаях только охлажденная первая часть (поток 32а) подается в секцию сепарации 118е (фиг. 3 и 7) или в сепаратор 12 (фиг. 5 и 9), а весь полученный поток пара 34 подается в детандер 15.
В некоторых случаях может понадобиться применение внешней емкости для сепарации охлажденного сырьевого потока 31а вместо того, чтобы включать газосборное устройство в виде сепараторной секции 118е в перерабатывающую установку 118. Как показано на фиг. 5, 6, 9 и 10, сепаратор 12 может применяться для разделения охлажденного сырьевого потока 31а на поток пара 34 и поток конденсата
35.
В зависимости от количества более тяжелых углеводородов в сырьевом газе и от его давления, охлажденный сырьевой поток 31а, поступающий в секцию сепарации 118е, как показано на фиг. 3, 4, 7 и 8, или в сепаратор 12, как показано на фиг. 5, 6, 9 и 10, может не содержать жидкой составляющей (так как давление превышает точку начала конденсации или криконденбару). В таких случаях в потоках 35 и 37 конденсат отсутствует (как показано пунктирными линиями), так что только пар из секции сепарации 118е в потоке 36 (фиг. 3, 4, 7 и 8) или пар из сепаратора 12 в потоке 36 (фиг. 5, 6, 9 и 10) вливаются в поток 38; данный поток превращается в расширенный конденсированный поток 38b, который подается в устройство тепломассообмена (фиг. 3-6), либо в расширенный конденсированный поток 38с, который подается в устройство абсорбции (фиг. 7-10) в ректификационной секции 118b. В данном случае секция сепарации 118е в перерабатывающей установке 118 (фиг. 3, 4, 7 и 8) или сепаратор 12 (фиг. 5, 6, 9 и 10) могут не понадобиться.
Характеристики сырьевого газа, габариты установки, имеющееся оборудование или другие факторы могут указывать на то, что не требуется устанавливать детандер 15, либо его требуется заменить на другое расширительное устройство (например, расширительный клапан). И хотя на схеме отображены конкретные расширительные устройства для каждого потока, при необходимости вместо них можно использовать другие устройства. Например, режим обработки требует расширения полностью конденсированной части сырьевого потока (поток 38а).
В соответствии с настоящим изобретением возможно применение внешней охладительной установки для дополнительного охлаждения входящего газа, поступающего в потоках отгонного пара и конденсата, в особенности если используется обогащенный входящий газ. В таких случаях устройство тепломассообмена можно включить в секцию сепарации 118е (либо установить газосборное устройство, если охлажденный сырьевой поток 31а не содержит жидкой составляющей), как показано пунктирными линиями на фиг. 3, 4, 7 и 8; либо же устройство тепломассообмена можно включить в сепаратор 12, как показано пунктирными линиями на фиг. 5, 6, 9 и 10. В качестве устройства тепломассообмена может применяться теплообменник из оребренных труб, пластинчатый теплообменник, паянный алюминиевый теплообменник либо теплообменное приспособление иного типа, в том числе многоходовые и/или многофункциональные теплообменники. Устройство тепломассообмена предназначено для обеспечения теплового обмена между потоком холодильного агента (например, пропаном), протекающим по одному ходу устройства тепломассообмена, и парообразной частью потока 31а, движущейся по направлению вверх, при этом холодильный агент охлаждает пар и способствует образованию дополнительного конденсата, который стекает вниз и объединяется с конденсатом, удаленным из потока 35. Как вариант возможно применение обычных охладителей газа для понижения температуры потока 32а, потока 33а и/или потока 31а с помощью холодильного агента, до того как поток 31а поступит в секцию сепарации 118е (фиг. 3, 4, 7 и 8) или в сепаратор 12 (фиг. 5, 6, 9 и 10).
В зависимости от температуры и степени обогащения сырьевого газа, а также от количества компонентов C2, которое нужно извлечь из потока жидкого продукта 46, обогрева только за счет потока 33 может оказаться недостаточно для того, чтобы конденсат, покидающий отпарную секцию 118d, соответст
вовал требованиям к характеристикам продукта. В этом случае в устройство тепломассообмена в отпар-ной секции 118d могут быть установлены дополнительные средства обогрева с помощью теплоносителя, как показано пунктирными линиями на фиг. 3, 5, 7 и 9. Как вариант, возможна установка еще одного устройства тепломассообмена в нижней части отпарной секции 118d для обеспечения дополнительного нагрева; либо поток 33 может нагреваться с помощью теплоносителя перед тем, как он поступит в устройство тепломассообмена, установленное в отпарной секции 118d. В зависимости от типа теплопере-дающих устройств, выбранных в качестве теплообменников для верхней и нижней частей секции охлаждения сырья 118а, как показано на фиг. 3-6, возможно объединить данные теплообменные устройства в один многоходовой и/или многофункциональный теплообменник. В этом случае многоходовое и/или многофункциональное теплообменное устройство должно иметь соответствующие средства распределения, разделения и сбора потока 32, потока 38, а также потока отгонного пара с целью нагрева или охлаждения до нужного уровня. Точно так же в зависимости от типа устройства тепломассообмена, установленного в ректификационной секции 118b, как показано на фиг. 3-6, возможно его объединение с тепло-обменным устройством, установленным в нижней зоне секции охлаждения сырья 118а (а также в некоторых случаях с теплообменным устройством, установленным в верхней зоне секции охлаждения сырья 118а), в одно многоходовое и/или многофункциональное теплообменное устройство. В этом случае многоходовое и/или многофункциональное устройство тепломассообмена должно иметь соответствующие средства распределения, разделения и сбора потока 38, потока 38b, а также потока отгонного пара (и дополнительно потока 32) с целью нагрева или охлаждения до нужного уровня. В некоторых случаях может потребоваться не устанавливать устройство абсорбции в верхней части отпарной секции 118d. В таком случае поток отгонного конденсата собирается в нижней зоне секции абсорбции 118с и направляется в устройство тепломассообмена, установленное в отпарной секции 118d.
Менее предпочтительной для вариантов воплощения настоящего изобретения, показанных на фиг. 3, 5, 7 и 9, является установка сепаратора для охлажденной первой части потока 32а и сепаратора для охлажденной второй части потока 33а; при этом потоки пара, отделенные в сепараторах, смешиваются, образуя поток пара 34, а потоки конденсата смешиваются и образуют конденсатный поток 35. Еще одним менее предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения является охлаждение потока 37 в отдельном теплообменном устройстве, расположенном в секции охлаждения сырья 118а, как показано на фиг. 3-6, либо его подачи через отдельный ход в теплообменнике 10, как показано на фиг. 710 (вместо того чтобы смешивать поток 37 с потоком 36 для образования объединенного потока 38); при этом расширение охлажденного потока производится в отдельном расширительном устройстве, а расширенный поток подается либо в устройство тепломассообмена (фиг. 3-6), либо в устройство абсорбции (фиг. 7-10) в ректификационной секции 118b, либо в верхнюю зону секции абсорбции 118с. Требуется отметить, что относительное количество сырья в каждом отводе разделенного парообразного сырья зависит от нескольких факторов, в том числе от давления и состава сырьевого газа, количества тепла, которое можно выделить из сырья, а также от доступного количества мощности. Увеличение подачи сырья в зону выше секции абсорбции 118с может привести к увеличению степени извлечения продукта при снижении мощности, получаемой в детандере, что, в свою очередь, ведет к увеличению мощности, необходимой для повторного сжатия продукта. Увеличение подачи сырья в зону ниже секции абсорбции 118с снижает уровень потребляемой мощности, но при этом также может упасть уровень извлечения продукта. Настоящее изобретение обеспечивает повышенную степень извлечения компонентов C2, С3 и более тяжелых углеводородов либо компонентов C3 и более тяжелых углеводородов на количество потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техспособа. Экономия потребляемых вспомогательных сред, необходимых для функционирования техспособа, может проявляться в виде уменьшения потребляемой мощности для сжатия или повторного сжатия; уменьшения мощности, необходимой для внешней охлаждающей установки; уменьшения энергии, необходимой для дополнительного нагрева; уменьшения энергии, необходимой для повторного нагрева колонны; либо в виде их сочетания.
Здесь приводится описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения; специалисты с соответствующим уровнем технической подготовки могут найти другие варианты или внести изменения в описанные здесь (например, адаптировать изобретение для работы в других режимах, с применением другого типа сырья или с изменением других требований), не отклоняясь от сути настоящего изобретения, определенной в следующей его формуле.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ сепарации газового потока, содержащего метан, компоненты С2, компоненты C3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C2, компонентов C3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий стадии, на которых:
(a) указанный газовый поток разделяют на первую и вторую части;
(b) указанную первую часть потока охлаждают;
(a)
(c) указанную вторую часть потока охлаждают;
(d) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток охлажденного газа;
(e) указанный газовый поток охлажденного газа разделяют на первый и второй потоки;
(f) указанный первый поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, за счет этого охлаждая его еще больше;
(g) указанный расширенный первый поток нагревают;
(h) указанный расширенный нагретый первый поток в качестве сырья подают в зону между первым и вторым устройствами абсорбции, установленными в перерабатывающей установке; при этом первое устройство абсорбции располагают выше второго;
(i) указанный второй поток расширяют при указанном более низком давлении и после этого подают
в качестве сырья в нижнюю часть указанного второго устройства абсорбции;
(j) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, при этом частично способствуя нагреву на этапе (g);
(k) указанный, по меньшей мере частично, конденсированный первый поток отгонного пара подают в устройство сепарации, где его разделяют, образуя поток конденсата и второй поток отгонного пара;
(1) указанный поток конденсата подают в качестве сырья в верхнюю часть первого устройства абсорбции;
(m) указанный второй поток отгонного пара нагревают в одном или нескольких теплообменных устройствах, таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапах (b) и (f), а затем указанный нагретый второй поток отгонного пара выводят из установки как летучую фракцию остаточного газа;
(n) из нижней части указанного второго устройства абсорбции отбирают поток отгонного конденсата, который нагревают в устройстве тепломассообмена, размещенном в указанной перерабатывающей установке; таким образом обеспечивая, по крайней мере частичное, охлаждение на этапе (с); при этом из указанного потока отгонного конденсата одновременно освобождаются более летучие компоненты, после чего указанный нагретый и очищенный от легких фракций поток отгонного конденсата выводят из перерабатывающей установки как менее летучую фракцию;
(о) количество и температуру указанных сырьевых потоков, направляемых в первое устройство абсорбции, поддерживают достаточными в верхней части указанного первого устройства абсорбции для извлечения основной части указанных менее летучих компонентов.
2. Способ по п.1, в котором:
(a) указанную охлажденную первую часть потока смешивают с указанной охлажденной второй частью потока, при этом образуя поток частично конденсированного газа;
(b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где он разделяется на парообразный поток и по крайней мере один поток конденсата;
(c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки.
3. Способ по п.2, в котором:
(a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток;
(b) указанный смешанный поток охлаждают до практически полной его конденсации, который затем расширяют при более низком давлении, дополнительно охлаждая его за счет этого;
(c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают;
(d) указанный расширенный нагретый смешанный поток в качестве указанного сырья подают в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции;
(e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах до конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.3;
(f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и ее подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
4. Способ по п.1, в котором:
(a) указанный газовый поток охлаждают и
(b) указанный охлажденный газовый поток разделяют на первый и второй потоки.
5. Способ по п.4, в котором:
(a) указанный газовый поток охлаждают в достаточной степени для его частичной конденсации;
(b) указанный поток частично конденсированного газа подают в дополнительное устройство сепарации, где его разделяют на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата;
(c) указанный парообразный поток разделяют на указанные первый и второй потоки и
(d) по крайней мере часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до указанного более низкого давления и затем её подают в качестве сырья в перерабатывающую установку в точке ни
(a)
же указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
6. Способ по п.5, в котором:
(a) указанный первый поток смешивают по меньшей мере с частью указанного по меньшей мере одного из потоков жидкого конденсата, образуя смешанный поток;
(b) указанный смешанный поток охлаждают, по существу, до полной его конденсации, а затем расширяют до более низкого давления, за счет чего он дополнительно охлаждается;
(c) указанный расширенный охлажденный смешанный поток нагревают;
(d) указанный расширенный нагретый смешанный поток подают в качестве указанного сырья в зону между указанным первым и указанным вторым устройствами абсорбции;
(e) первый поток отгонного пара отбирают из верхней зоны указанного первого устройства абсорбции и его подвергают охлаждению в одном или нескольких теплообменных устройствах в достаточной степени для конденсации по крайней мере его части, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, нагрев на этапе (с) п.6; и
(f) оставшуюся часть указанного хотя бы одного потока конденсата расширяют до более низкого давления и подают в качестве указанного сырья в перерабатывающую установку в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
7. Способ по любому из пп.2, 3, 5 или 6, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещают внутри указанной перерабатывающей установки.
8. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что:
(a) газосборное устройство размещают в указанной перерабатывающей установке;
(b) внутри указанного газосборного устройства размещают дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
(c) указанный охлажденный газовый поток подают в указанное газосборное устройство и направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где указанный охлажденный газовый поток дополнительно охлаждается с помощью указанного внешнего охлаждающего агента; и
(d) указанный дополнительно охлажденный газовый поток разделяют на указанные первый и второй потоки.
9. Способ по любому из пп.2, 3, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что:
(1) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещают дополнительное устройство тепломассообмена, имеющее один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
(2) указанный парообразный поток направляют в указанное дополнительное устройство тепломассообмена, где с помощью внешнего охлаждающего агента указанный парообразный поток охлаждается до образования дополнительного конденсата;
(3) указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации.
10. Способ по любому из пп.1-8 или 9, отличающийся тем, что:
(1) в указанной перерабатывающей установке, выше указанного устройства тепломассообмена, устанавливают дополнительное устройство абсорбции;
(2) указанное дополнительное устройство абсорбции имеет конфигурацию для обеспечения контакта указанного потока отгонного конденсата, поступающего из указанного второго устройства абсорбции, с отогнанными более летучими компонентами, поступающими из указанного устройства тепломассообмена; при этом образуются третий поток отгонного пара и поток отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций;
(3) указанный третий поток отгонного пара подают в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции и
(4) указанный поток отгонного конденсата, частично освобожденный от легких фракций, подают в указанное устройство тепломассообмена для нагрева, за счет чего из потока отгоняется дополнительное количество легких фракций, в результате чего образуется нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводят из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции.
11. Способ по любому из пп.1-3, 7-9 или 10, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
12. Агрегат для реализации способа сепарации газового потока по п.1, содержащего метан, компоненты C2, компоненты C3 и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую фракцию остаточного газа и относительно менее летучую фракцию, содержащую основную часть указанных компонентов C2, компонентов C3 и более тяжелых углеводородных компонентов либо указанных компонентов C3 и более тяжелых углеводородных компонентов, включающий:
(1) первое разделительное устройство для разделения газового потока на первую и вторую части;
(2) первое теплообменное устройство, соединенное с первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения указанной первой части потока;
(3) устройство тепломассообмена, установленное в перерабатывающей установке, соединенное с указанным первым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения второй части потока;
(4) смешивающее устройство, соединенное с указанным первым теплообменным устройством и указанным устройством тепломассообмена и предназначенное для приема и смешивания указанных охлажденных первой и второй частей потока и образования охлажденного газового потока;
(5) второе разделительное устройство, соединенное с указанным смешивающим устройством и предназначенное для приема и разделения охлажденного газового потока на первый и второй потоки;
(6) второе теплообменное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством и предназначенное для приема и охлаждения первого потока в достаточной степени для его практически полной конденсации;
(7) первое расширительное устройство, соединенное с указанным вторым теплообменным устройством, предназначенное для приема и расширения указанного практически полностью конденсированного потока до более низкого давления;
(8) третье теплообменное устройство, соединенное с первым расширительным устройством и предназначенное для приема расширенного охлажденного первого потока и его нагрева;
(9) первое и второе устройства абсорбции, расположенные в указанной перерабатывающей установке, соединенные с третьим теплообменным устройством и предназначенные для приема указанного расширенного и нагретого первого потока, поданного в качестве сырья в зону между указанным первым и вторым устройствами абсорбции, при этом первое устройство абсорбции расположено выше второго;
(10) второе расширительное устройство, соединенное с указанным вторым разделительным устройством, предназначенное для приема указанного второго потока и его расширения до указанного пониженного давления; причем указанное второе расширительное устройство дополнительно соединено со вторым устройством абсорбции для подачи в его нижнюю часть расширенного второго потока в качестве сырья;
(11) паросборное устройство, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным первым устройством абсорбции, предназначенное для приема первого потока отгонного пара, поступающего из верхней части указанного первого устройства абсорбции;
(12) причем указанное третье теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным паросборным устройством для приема первого потока отгонного пара и его охлаждения в достаточной степени, по крайней мере, для частичной конденсации, за счет чего осуществляется частичный нагрев на этапе (g) способа по п.1;
(13) устройство сепарации, соединенное с третьим теплообменным устройством для приема указанного частично конденсированного первого потока отгонного пара и его разделения на конденсированный поток и на второй поток отгонного пара;
(14) причем указанное первое устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и служит для приема указанного конденсированного потока в качестве сырья в свою верхнюю часть;
(15) при этом указанное второе теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным устройством сепарации и предназначено для приема и нагрева указанного второго потока отгонного пара, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частичное, охлаждение на этапе (f) способа по п.1;
(16) при этом указанное первое теплообменное устройство дополнительно соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного второго потока отгонного пара и его дальнейшего нагрева, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (b) способа по п.1, после чего указанный дополнительно нагретый второй поток отгонного пара выводится из установки в виде летучей фракции остаточного газа;
(17) устройство сбора конденсата, размещенное в перерабатывающей установке и соединенное с указанным вторым устройством абсорбции, предназначенное для приема указанного потока отгонного конденсата, поступающего из нижней части указанного второго устройства абсорбции;
(18) при этом указанное устройство тепломассообмена дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и предназначено для приема и нагрева указанного потока отгонного конденсата, тем самым обеспечивая, по меньшей мере частично, охлаждение на этапе (с) способа по п.1, при одновременном отпаривании из потока отгонного конденсата более летучих компонентов, после чего указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной относительно менее летучей фракции; и
(19) устройство управления, предназначенное для регулирования количества и температуры указанных сырьевых потоков, направляемых в указанное первое устройство абсорбции, для поддержания температуры в верхней части указанного первого устройства абсорбции на уровне, при котором из потока извлекается основная часть указанных менее летучих компонентов.
13. Агрегат по п.12, в котором:
(a) указанное первое смешивающее устройство предназначено для приема и смешивания охлажденных первой и второй частей потока и образования частично конденсированного газового потока;
(b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата;
(c) указанное второе разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и
(d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема как минимум части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, а также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже второго устройства абсорбции и выше устройства тепломассообмена.
14. Агрегат по п.13, в котором:
(a) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным вторым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного смешанного потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного потока конденсата и образования смешанного потока;
(b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной конденсации;
(c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления;
(d) указанное третье теплообменное устройство соединено с первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева;
(e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с указанным третьим теплообмен-ным устройством и предназначены для приема в качестве сырья указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и
(f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединен с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
15. Агрегат по п.12, в котором:
(a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока;
(b) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки.
16. Агрегат по п.15, в котором:
(a) указанное первое теплообменное устройство предназначено для охлаждения указанного газового потока в достаточной степени для частичной его конденсации;
(b) дополнительное устройство сепарации соединено с указанным первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного частично конденсированного газового потока и его разделения на парообразный поток и по крайней мере один поток жидкого конденсата;
(c) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного парообразного потока и его разделения на указанные первый и второй потоки; и
(d) третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и также дополнительно соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной по меньшей мере части указанного по меньшей мере одного расширенного потока конденсата в качестве сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
17. Агрегат по п.16, в котором:
(а) дополнительное смешивающее устройство соединено с указанным первым разделительным устройством и указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема указанного первого потока и по крайней мере части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и образования смешанного потока;
(b) указанное второе теплообменное устройство соединено с указанным дополнительным смешивающим устройством и предназначено для приема указанного смешанного потока и его охлаждения в достаточной степени для практически полной его конденсации;
(c) указанное первое расширительное устройство соединено с указанным вторым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного практически полностью конденсированного смешанного потока и его расширения до более низкого давления;
(d) указанное третье теплообменное устройство соединено с указанным первым расширительным устройством и предназначено для приема указанного расширенного охлажденного смешанного потока и его нагрева;
(e) указанные первое и второе устройства абсорбции соединены с третьим теплообменным устройством и предназначены для приема указанного расширенного и нагретого смешанного потока, подаваемого в качестве сырья в зону между указанными первым и вторым устройствами абсорбции; и
(f) указанное третье расширительное устройство соединено с указанным дополнительным устройством сепарации и предназначено для приема любой оставшейся части указанного по меньшей мере одного из потоков конденсата и его расширения до указанного пониженного давления, и при этом также соединено с перерабатывающей установкой для подачи в нее указанной расширенной оставшейся части указанного по меньшей мере одного потока конденсата в качестве указанного сырья в точке ниже указанного второго устройства абсорбции и выше указанного устройства тепломассообмена.
18. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16 или 17, отличающийся тем, что указанное дополнительное устройство сепарации размещено внутри указанной перерабатывающей установки.
19. Агрегат по п.12, отличающийся тем, что:
(1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке;
(2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
(3) указанное газосборное устройство соединено с первым смешивающим устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента;
(4) указанное первое разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки.
20. Агрегат по п.15, отличающийся тем, что:
(1) газосборное устройство размещено в указанной перерабатывающей установке;
(2) внутри указанного газосборного устройства размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
(3) указанное газосборное устройство соединено с первым теплообменным устройством и предназначено для приема указанного охлажденного газового потока и его направления в указанное дополнительное устройство тепломассообмена для дальнейшего охлаждения с помощью указанного внешнего охлаждающего агента;
(4) указанное разделительное устройство соединено с указанным газосборным устройством и предназначено для приема указанного дополнительно охлажденного газового потока и его разделения на указанные первый и второй потоки.
21. Агрегат по любому из пп.13, 14, 16, 17 или 18, отличающийся тем, что:
(a) внутри указанного дополнительного устройства сепарации размещено дополнительное устройство тепломассообмена, при этом указанное дополнительное устройство тепломассообмена имеет один или несколько каналов для прохождения внешнего охлаждающего агента;
(b) указанное дополнительное устройство тепломассообмена сконструировано так, чтобы принимать указанный парообразный поток и при этом с помощью указанного внешнего охлаждающего агента охлаждать его до образования дополнительного конденсата, причем указанный дополнительный конденсат объединяют по меньшей мере с одним из потоков конденсата, отделенных при сепарации.
22. Агрегат по любому из пп.12-20 или 21, отличающийся тем, что:
(1) в указанной перерабатывающей установке, над устройством тепломассообмена установлено дополнительное устройство абсорбции, которое соединено с данным устройством тепломассообмена и служит для приема отогнанных из потока более летучих компонентов;
(2) указанное дополнительное устройство абсорбции дополнительно соединено с указанным устройством сбора конденсата и служит для приема указанного потока отгонного конденсата и обеспечения контакта данного потока отгонного конденсата с отогнанными более летучими компонентами, с формированием тем самым третьего потока отгонного пара и потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций;
(3) указанное второе устройство абсорбции соединено с указанным дополнительным устройством
абсорбции и предназначено для приема указанного третьего потока отгонного пара и его подачи в нижнюю зону указанного второго устройства абсорбции; и
(4) указанное устройство тепломассообмена соединено с указанным дополнительным устройством абсорбции и предназначено для приема указанного потока отгонного конденсата, частично освобожденного от легких фракций, и его нагрева, за счет чего из указанного потока отгоняется дополнительное количество летучих компонентов и образуется указанный нагретый и освобожденный от легких фракций поток отгонного конденсата, который выводится из перерабатывающей установки в качестве указанной менее летучей фракции.
23. Агрегат по любому из пп.12-14, 18, 19 или 21, отличающийся тем, что в указанном устройстве тепломассообмена имеется один или несколько каналов для внешнего теплоносителя, для дополнительного поддержания подогрева, создаваемого указанной второй частью потока и обеспечивающего указанное отделение более летучих компонентов от указанного потока отгонного конденсата.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
1(на основе неокругленных значений расхода).
Подробное описание изобретения
Пример 1.
На фиг. 3 приводится блок-схема техспособа в соответствии с настоящим изобретением. Состав и характеристики сырьевого газа, принятые во внимание в способе, изображенном на фиг. 3, аналогичны таким же показателям, как и на фиг. 1. Соответственно, способ, изображенный на фиг. 3, можно сравнить
023957
- 1 -
023957
- 1 -
023957
- 1 -
023957
- 1 -
023957
- 1 -
023957
- 1 -
023957
- 4 -
023957
- 12 -
023957
- 12 -
023957
- 21 -
|
