|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Устройство для удаления диметилового эфира (DME) из смеси, которое содержит воздухонепроницаемую оболочку; абсорбционную колонну, расположенную внутри указанной оболочки, причем указанная абсорбционная колонна содержит многоступенчатый компонент, одноступенчатый компонент, расположенный ниже указанного многоступенчатого компонента в направлении силы тяжести, с образованием промежутка между указанным многоступенчатым компонентом и указанным одноступенчатым компонентом; ввод для газа, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для газа выполнен с возможностью подачи газообразной смеси в нижнюю часть указанного одноступенчатого компонента; ввод для воды, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для воды выполнен с возможностью подачи воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента; ввод для жидкости, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для жидкости выполнен с возможностью подачи жидкой смеси, содержащей DME, в указанный промежуток ниже указанного многоступенчатого компонента и выше указанного одноступенчатого компонента; жидкостно-жидкостной сепаратор, расположенный ниже указанной абсорбционной колонны, выполненный с возможностью приема выходящей жидкости одноступенчатого компонента из нижней части указанного одноступенчатого компонента и разделения указанной выходящей жидкости одноступенчатого компонента на углеводородный поток и водный поток, содержащий DME; причем указанный одноступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная жидкая смесь и указанная газообразная смесь контактируют в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит в верхней части указанного одноступенчатого компонента и входит в нижнюю часть указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор; указанный многоступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная вода контактирует с указанной газообразной смесью в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в верхнюю часть указанного одноступенчатого компонента. 2. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 3. Устройство по п.1, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 4. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной. 5. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит разбрызгиватель, выполненный с возможностью подачи указанной воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента. 6. Устройство по п.1, в котором указанная газообразная смесь содержит DME и газообразные углеводороды. 7. Устройство по п.1, в котором указанная жидкая смесь содержит комбинацию DME и жидких углеводородов. 8. Устройство по п.7, в котором указанные жидкие углеводороды содержат по меньшей мере один углеводород из группы, состоящей из пропана, изобутана, н-бутана и пентана. 9. Устройство по п.1, в котором указанный жидкостно-жидкостной сепаратор представляет собой сепаратор с пакетом пластин. 10. Способ удаления DME из смеси с использованием устройства по п.1, причем указанный способ включает в себя стадии, на которых подают газообразную смесь, содержащую DME, в указанную абсорбционную колонну через указанный ввод для газа; подают жидкую смесь, содержащую DME, в указанный одноступенчатый компонент указанной абсорбционной колонны через указанный ввод для жидкости; подают воду через указанный распределитель в указанную абсорбционную колонну; когда указанная газообразная смесь поднимается вверх внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют улавливание DME из указанной газообразной смеси, содержащей DME, водой в указанной абсорбционной колонне; когда указанная жидкость, содержащая DME, течет вниз внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют экстракцию жидкости, содержащей DME, водой в указанном одноступенчатом компоненте, причем воду, жидкую смесь, содержащую DME, и газообразную смесь, содержащую DME, приводят в контакт в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит из верхней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный многоступенчатый компонент, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор; указанная вода контактирует с указанным выходящим газом одноступенчатого компонента в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в указанный одноступенчатый компонент. 11. Способ по п.10, который дополнительно включает стадию, на которой с помощью указанного жидкостно-жидкостного сепаратора отделяют воду, содержащую DME, от указанной жидкой смеси. 12. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 10 до 30 бар. 13. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 20 до 30 бар. 14. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 15. Способ по п.10, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 16. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Устройство для удаления диметилового эфира (DME) из смеси, которое содержит воздухонепроницаемую оболочку; абсорбционную колонну, расположенную внутри указанной оболочки, причем указанная абсорбционная колонна содержит многоступенчатый компонент, одноступенчатый компонент, расположенный ниже указанного многоступенчатого компонента в направлении силы тяжести, с образованием промежутка между указанным многоступенчатым компонентом и указанным одноступенчатым компонентом; ввод для газа, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для газа выполнен с возможностью подачи газообразной смеси в нижнюю часть указанного одноступенчатого компонента; ввод для воды, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для воды выполнен с возможностью подачи воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента; ввод для жидкости, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для жидкости выполнен с возможностью подачи жидкой смеси, содержащей DME, в указанный промежуток ниже указанного многоступенчатого компонента и выше указанного одноступенчатого компонента; жидкостно-жидкостной сепаратор, расположенный ниже указанной абсорбционной колонны, выполненный с возможностью приема выходящей жидкости одноступенчатого компонента из нижней части указанного одноступенчатого компонента и разделения указанной выходящей жидкости одноступенчатого компонента на углеводородный поток и водный поток, содержащий DME; причем указанный одноступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная жидкая смесь и указанная газообразная смесь контактируют в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит в верхней части указанного одноступенчатого компонента и входит в нижнюю часть указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор; указанный многоступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная вода контактирует с указанной газообразной смесью в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в верхнюю часть указанного одноступенчатого компонента. 2. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 3. Устройство по п.1, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 4. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной. 5. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит разбрызгиватель, выполненный с возможностью подачи указанной воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента. 6. Устройство по п.1, в котором указанная газообразная смесь содержит DME и газообразные углеводороды. 7. Устройство по п.1, в котором указанная жидкая смесь содержит комбинацию DME и жидких углеводородов. 8. Устройство по п.7, в котором указанные жидкие углеводороды содержат по меньшей мере один углеводород из группы, состоящей из пропана, изобутана, н-бутана и пентана. 9. Устройство по п.1, в котором указанный жидкостно-жидкостной сепаратор представляет собой сепаратор с пакетом пластин. 10. Способ удаления DME из смеси с использованием устройства по п.1, причем указанный способ включает в себя стадии, на которых подают газообразную смесь, содержащую DME, в указанную абсорбционную колонну через указанный ввод для газа; подают жидкую смесь, содержащую DME, в указанный одноступенчатый компонент указанной абсорбционной колонны через указанный ввод для жидкости; подают воду через указанный распределитель в указанную абсорбционную колонну; когда указанная газообразная смесь поднимается вверх внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют улавливание DME из указанной газообразной смеси, содержащей DME, водой в указанной абсорбционной колонне; когда указанная жидкость, содержащая DME, течет вниз внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют экстракцию жидкости, содержащей DME, водой в указанном одноступенчатом компоненте, причем воду, жидкую смесь, содержащую DME, и газообразную смесь, содержащую DME, приводят в контакт в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит из верхней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный многоступенчатый компонент, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор; указанная вода контактирует с указанным выходящим газом одноступенчатого компонента в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в указанный одноступенчатый компонент. 11. Способ по п.10, который дополнительно включает стадию, на которой с помощью указанного жидкостно-жидкостного сепаратора отделяют воду, содержащую DME, от указанной жидкой смеси. 12. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 10 до 30 бар. 13. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 20 до 30 бар. 14. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 15. Способ по п.10, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию. 16. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной.
Евразийское ои 030751 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.09.28
(21) Номер заявки 201592231
(22) Дата подачи заявки 2014.05.15
(51) Int. Cl. B01D 43/00 (2006.01) B01D 53/14 (2006.01) B01D 19/00 (2006.01)
(56) US-A-5122236
JP-A-2004091327 EP-A1-0229994 US-A-4421535 US-A-4252548
(54) УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА ИЗ ГАЗОВЫХ И ЖИДКИХ СМЕСЕЙ
(31) 61/829,664
(32) 2013.05.31
(33) US
(43) 2016.04.29
(86) PCT/US2014/038031
(87) WO 2014/193655 2014.12.04
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Коэйман Хендрик Адриан (NL)
(74) Представитель:
Чекалкин А.Ю., Фелицына С.Б. (RU)
(57) В изобретении устройство содержит воздухонепроницаемую оболочку и абсорбционную колонну, расположенную внутри указанной оболочки. Абсорбционная колонна содержит многоступенчатый компонент и одноступенчатый компонент, расположенный ниже многоступенчатого компонента по отношению к силе тяжести. Между многоступенчатым компонентом и одноступенчатым компонентом имеется промежуток. Кроме того, устройство содержит ввод для газа, сообщающийся по текучей среде с абсорбционной колонной для приема газообразной смеси, и ввод для жидкости, сообщающийся по текучей среде с абсорбционной колонной, для приема жидкой смеси. Жидкостно-жидкостной сепаратор расположен ниже абсорбционной колонны по отношению к силе тяжести. Ввод для газа расположен ниже одноступенчатого компонента. Ввод для жидкости расположен выше одноступенчатого компонента и ниже многоступенчатого компонента. Описан способ с использованием указанного устройства для удаления DME из газообразных и жидких смесей.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области удаления диметилового эфира (DME) из газовых и жидких фаз.
Уровень техники
Повышение нефтеотдачи (EOR) может быть использовано с целью повышения нефтеотдачи на месторождениях во всем мире, за пределами того, что может быть достигнуто традиционными средствами -путем возможного продления жизни месторождения и форсирования коэффициента нефтеотдачи. Есть три основных метода EOR: термический, нагнетание химических реагентов/полимеров и закачка газа.
Термический метод повышения нефтеотдачи заключается во введении тепла в продуктивный пласт. Наиболее широко используемой формой является вытеснение нефти водяным паром, при котором вязкость нефти снижается настолько, что она может двигаться к эксплуатационным скважинам. Обычно нагнетание в пласт растворов химических реагентов снижает капиллярные силы, которые способствуют захвату остаточной нефти внутри формации. Нагнетание в пласт растворов полимеров закупоривает пласт с целью улучшения эффективности вытеснения закачиваемой водой. Закачивание смешивающихся текучих сред дает такой же эффект, как и закачивание химических реагентов. За счет закачивания текучей среды, которая смешивается с нефтью, можно извлечь захваченную остаточную нефть.
Диметиловый эфир (DME) может быть использован для EOR в качестве средства удаления нефти из продуктивных пластов. Однако обычно требуется удаление DME из добытой нефти до последующей переработки. Кроме того, удаление DME из добытой нефти может обеспечить DME для повторного закачивания в последующих операциях EOR.
В некоторых методах удаления DME, например при эксплуатации месторождения с использованием заводнения, DME окончательно извлекается с помощью абсорбции из газа в воде, в противоточной колонне, работающей при повышенном давлении. Давление используется потому, что при низком давлении DME преимущественно будет находиться в газовой фазе, однако, когда давление становится равным или превышает приблизительно 10 бар, DME начинает распределяться в жидкой фазе, обогащенной углеводородами. Однако при таком повышенном давлении значительное количество низкомолекулярных углеводородов, с которыми DME образует азеотропы, таких как пропан, изобутан, н-бутан и пентан, также могут распределяться в жидкой фазе. Поэтому прямое разделение с помощью дистилляции не может быть осуществлено.
Традиционным подходом к извлечению DME из обогащенной углеводородами жидкой фазы, которая образуется в ходе компримирования добытого газа, является использование одностадийного или многостадийного противоточного процесса жидкостно-жидкостной (ЖЖ) экстракции. Обычным экстракционным растворителем для противоточной жидкостно-жидкостной экстракции является вода. В этом подходе используется тарелка полного отвода погона, причем вода отбирается из промывной колонны, вода идет противотоком через ЖЖ-экстрактор и поступает в ЖЖ-сепаратор. Однако в этом процессе ЖЖ-экстрактор обычно имеет настолько малый диаметр колонны, что ее невыгодно комбинировать с газоабсорбционной колонной и ЖЖ-сепаратором.
С целью преодоления указанных выше проблем в настоящем изобретении выполнено извлечение DME из обогащенной углеводородами жидкой фазы в водный поток, выходящий из абсорбционной колонны, и рециркуляция обработанных углеводородов обратно в расположенный выше по ходу потока газо-жидкостной сепаратор, чтобы предотвратить относительно большие потери легких углеводородов из нефти.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к области удаления DME из газовых и жидких фаз.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения извлечение DME осуществляется с использованием устройства, содержащего воздухонепроницаемую оболочку и абсорбционную колонну, расположенную внутри указанной оболочки. Абсорбционная колонна содержит многоступенчатый компонент и одноступенчатый компонент, расположенный ниже указанного многоступенчатого компонента по отношению к силе тяжести. Между многоступенчатым компонентом и одноступенчатым компонентом имеется промежуток. Кроме того, указанное устройство содержит ввод для газа, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной. Ввод для газа выполнен с возможностью приема газообразной смеси, содержащей DME. Ввод для жидкости сообщается по текучей среде с указанной абсорбционной колонной. Ввод для жидкости выполнен с возможностью приема жидкой смеси. Жидко-стно-жидкостной сепаратор расположен ниже указанной абсорбционной колонны по отношению к силе тяжести. Ввод для газа расположен ниже одноступенчатого компонента по отношению к силе тяжести. Ввод для жидкости расположен выше одноступенчатого компонента и ниже многоступенчатого компонента по отношению к силе тяжести.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу извлечения DME. Этот способ может включать стадии подачи газообразной смеси, содержащей DME и по меньшей мере один другой газ, в абсорбционную колонну через ввод для газа, подачи жидкой смеси, содержащей DME и по меньшей мере одну другую жидкость, в одноступенчатый компонент абсорбционной колонны через ввод для жидкости, и добавление воды через разбрызгиватель в абсорбционную колонну. DME
удаляется из газообразной смеси в воду в абсорбционной колонне по мере того, как газообразная смесь поднимается вверх, а вода стекает вниз по отношению к силе тяжести. DME удаляется из жидкой смеси в воду в одноступенчатом компоненте по мере того, как жидкая смесь и вода стекают вниз по отношению к силе тяжести.
В других вариантах осуществления способ включает стадию отделения воды, содержащей DME, от жидкой смеси с помощью жидкостно-жидкостного сепаратора.
Дополнительные преимущества и другие признаки настоящего изобретения будут частично приведены в последующем описании, и частично станут очевидными для специалистов в этой области техники при изучении последующего текста, или могут быть усвоены при практическом осуществлении изобретения. Преимущества изобретения могут быть реализованы и получены, как конкретно указано в прилагаемой формуле изобретения. Как можно понять, настоящее изобретение может иметь различные другие варианты осуществления, причем некоторые детали изобретения можно модифицировать в различных очевидных аспектах, которые все не отклоняются от сущности изобретения. Соответственно, по существу, чертежи и описание следует рассматривать как иллюстративные, но не как ограничительные. Признаки и преимущества настоящего изобретения будут вполне ясны для специалистов в этой области техники при прочтении описания следующих ниже предпочтительных вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Следующие ниже чертежи включены для иллюстрации определенных аспектов настоящего изобретения, и они не должны рассматриваться как ограничивающие варианты осуществления. Раскрытая сущность изобретения может подвергаться значительным модификациям, изменениям, комбинациям и эквивалентам по форме и назначению, как могут признать специалисты в этой области техники, ознакомившиеся с преимуществами настоящего изобретения.
Фиг. 1 представляет собой иллюстрацию устройства для извлечения DME согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 является иллюстрацией абсорбера с насадочной колонной для использования в качестве одноступенчатого компонента в абсорбционной колонне согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 является иллюстрацией абсорбера с тарельчатой колонной для использования в качестве многоступенчатого компонента в абсорбционной колонне согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к области удаления DME из газовых и жидких фаз.
В следующем подробном описании изобретения многочисленные конкретные детали изложены с помощью примеров, чтобы обеспечить глубокое понимание соответствующих указаний. Однако для специалистов в этой области техники должно быть очевидным, что указания изобретения могут быть осуществлены без указанных деталей. В других случаях хорошо известные способы, методики и/или компоненты описаны на относительно высоком уровне, без подробностей, для того чтобы избежать излишне неопределенных аспектов настоящих указаний.
Теперь делается подробная ссылка на примеры, иллюстрируемые прилагаемыми чертежами и рассмотренные ниже.
Рассмотрим фиг. 1: устройство 100 для удаления DME из смеси содержит оболочку 10 для размещения различных компонентов устройства 100. Оболочка 10 является воздухонепроницаемой, таким образом внутри устройства может создаваться давление для проведения различных операций по удалению DME. Оболочка 10 может быть выполнена из любого материала, подходящего для эксплуатации при повышенной температуре и способного противостоять коррозии. Например, оболочка 10 может быть выполнена из пассивированной стали.
Внутри оболочки 10 находится абсорбционная колонна 20 для приведения сжатых жидких и газообразных смесей в парожидкостной или жидкостно-жидкостный контакт с абсорбентом, обычно водой, чтобы поглотить и извлечь DME из жидкости или газа в абсорбционной колонне 20. Абсорбционная колонна 20 разделяется на многоступенчатый компонент 21 вверху и одноступенчатый компонент 22 ниже компонента 21. Ниже абсорбционной колонны 20 имеется жидкостно-жидкостной экстрактор 60.
Одноступенчатый компонент 22 и многоступенчатый компонент 21 работают совместно, чтобы промыть содержащий DME газ, а также содержащие DME жидкие углеводороды и получить конечный нижний продукт, содержащий DME. Этот продукт поступает в жидкостно-жидкостной экстрактор 60, где содержащий DME поток разделяется на водную фазу и углеводородную фазу. В соответствии с описанием изобретения газообразная фаза, которая проходит через многоступенчатый компонент и выходит в его верхней части, называется выходящим газом многоступенчатого компонента; жидкая фаза, которая проходит через многоступенчатый компонент и выходит в его нижней части, называется выходящей жидкостью многоступенчатого компонента; газообразная фаза, которая проходит через одноступенчатый компонент и выходит в его верхней части, называется выходящим газом одноступенчатого компонента; жидкая фаза, которая проходит через одноступенчатый компонент и выходит в его нижней части, называется выходящей жидкостью одноступенчатого компонента.
Многоступенчатый компонент 21 может быть абсорбером с насадочной колонной, абсорбером с тарельчатой колонной или любым другим известным многоступенчатым устройством для противоточного контактирования газовых и жидких потоков. На фиг. 3 показан конкретный вариант осуществления многоступенчатого компонента 21, в котором используется абсорбер с тарельчатой колонной. Абсорбер с тарельчатой колонной работает по такому же принципу, как и насадочная колонна, в том смысле, что используется сила тяжести для взаимодействия газа и жидкости, текущих в противоположных направлениях.
Если используется тарельчатая колонна, насадочная колонна или некоторое другое устройство со ступенями, эксплуатация многоступенчатого компонента 21 заключается в том, что жидкость (обычно вода) вводится в верхнюю часть колонны через входной патрубок 71 воды, когда газообразный поток, содержащий DME, поднимается вверх из положения ниже многоступенчатого компонента 21. Входной патрубок 71 промывающей воды расположен в верхней части (или вблизи нее) тарельчатой колонны и, в предпочтительных вариантах осуществления, содержит распределитель; то есть средство для равномерного распределения воды по поперечному сечению колонны, например, с использованием разбрызгивателей 70, которые показаны на фиг. 1. В такой схеме расположения вода течет вниз каскадным потоком в направлении нижней части оболочки 10. Поток воды показан направленными вниз стрелками. В то время как вода течет вниз, она проходит через ряд перфорированных тарелок 72. Например, на фиг. 3 показаны четыре тарелки 72. Специалист в этой области техники может признать, что выбор числа используемых тарелок может изменяться в связи с условиями разделения и желаемым уровнем удаления DME. Уровень воды, находящейся на тарелках 72, можно регулировать высотой соответствующей перегородки на открытых сторонах каждой тарелки 72.
В ходе эксплуатации тарельчатой колонны, показанной на фиг. 3, газ также вводится в нижнюю часть одноступенчатого компонента 22 немного выше жидкостно-жидкостного экстрактора. Газ проходит вверх через одноступенчатый компонент 22 в многоступенчатый компонент 21 для дополнительного контакта с абсорбентом (вода). В этом варианте осуществления газ представляет собой смесь DME и легких углеводородов. В многоступенчатом компоненте 21, одновременно с потоком воды вниз, газ поднимается наверх через тарельчатую колонну по перфорациям в тарелках 72 таким образом, чтобы газ контактировал с водой, текущей через тарелки 72. Такое взаимодействие между газом и водой позволяет удалять растворимые в воде соединения, содержащиеся в газе, включая DME. После экстракции водой DME, который был растворен в газе, переносится вниз, в направлении нижней части многоступенчатого компонента 21, где DME поступает в одноступенчатый компонент 22.
Рассмотрим фиг. 1, где между многоступенчатым компонентом 21 и одноступенчатым компонентом 22 имеется промежуток 23. Этот промежуток 23 представляет собой пространство между многоступенчатым компонентом 21 и одноступенчатым компонентом 22 для обеспечения входного патрубка 40 смеси DME/углеводороды для введения жидкости, такой как смесь DME и углеводородов. Входной патрубок 40 смеси DME/углеводороды вводится в устройство 100 через отверстие в оболочке 10. В предпочтительных вариантах осуществления, входной патрубок присоединен к распределителю; то есть средству для равномерного распределения смеси DME/углеводороды по поперечному сечению колонны, например, с использованием разбрызгивателей 41 или другого известного средства для введения жидкой смеси DME/углеводороды в верхнюю часть одноступенчатого компонента 22. Одноступенчатый компонент 22 может быть абсорбером с насадочной колонной (таким, как показано на фиг. 2), абсорбером с тарельчатой колонной или любым другим известным одноступенчатым устройством для контактирования противоточных газовых и жидких потоков. В абсорбере с насадочной колонной используется наса-дочный материал 25, который обеспечивает контактирование газа и жидкости, чтобы способствовать массообмену. Когда газ, такой как обогащенный DME газ, проходит вверх через насадочный материал 25, он вступает в контакт с водой, которая поступает сверху колонны и течет вниз в направлении силы тяжести. В показанном на фиг. 2 варианте осуществления, жидкость, которая поступает из верхней части одноступенчатого компонента 22, представляет собой промывочную воду из многоступенчатого компонента 21, в комбинации с входящим потоком 40 DME/углеводородов.
Кроме верхнего жидкого потока в одноступенчатый компонент 22 поступает газ из входного патрубка 50 в нижней части одноступенчатого компонента. Как показано на фиг. 1, входной патрубок 50 газа находится в оболочке 10 устройства 100 таким образом, чтобы газ можно было вводить ниже абсорбционной колонны 20 по отношению к направлению силы тяжести. В результате газ или газообразная смесь, поступающая из входного патрубка 50 для газа, будет подниматься вверх, против направления силы тяжести, и поэтому будет взаимодействовать в абсорбционной колонне 20. Аналогично впрыскиванию жидкости, желательно иметь средство, обеспечивающее распределение впрыскиваемого газа по всему сечению одноступенчатого компонента 22.
Как видно из фиг. 1 и 2, внутри одноступенчатого компонента 22 газ, который вводится через входной патрубок 50 газа, проходит вверх через насадочный материал 25 в направлении многоступенчатого компонента 21, при контактировании с жидкостью, текущей вниз через одноступенчатый компонент 22 из многоступенчатого компонента 21, и входного патрубка 40 для DME/углеводородов. В абсорбере с насадочной колонной используется сила тяжести, способствующая перемешиванию в том смысле, что
жидкость течет вниз по отношению к направлению силы тяжести, а газ течет вверх, противоположно направлению силы тяжести.
В насадочной колонне можно использовать любой насадочный материал 25, подходящий для использования с DME, углеводородами, водой и газом. Обычно насадочные материалы с большой площадью поверхности обеспечивают улучшенный контакт между жидкостью и газом, между различными газами, или различными жидкостями. Примеры насадочных материалов для использования в насадочной колонне включают металл, пластик, керамику, гончарные изделия и тому подобное. Подходящей является любая форма или формы насадочного материала, которые обеспечивают или усиливают контакт между газом и жидкостью, причем могут быть использованы те формы, которые достаточны для отделения DME из газообразной смеси. Например, подходящими формами насадочного материала для отделения DME являются кольца Рашига, седловидная насадка Берля, металлические кольца Полла, седловидная насадка Инталокс, крестообразные формы, и тому подобные. Насадочный материал может иметь случайную или структурированную конфигурацию набивки.
Сошлемся вновь на фиг. 1, где в результате контакта газа с водой в абсорбционной колонне 20 компоненты газа, которые растворимы в воде, распределяются в воде и переносятся вниз в жидкостно-жидкостной сепаратор 60. Жидкостно-жидкостной сепаратор разделяет две несмешивающихся жидкости, которые собираются в нижней части устройства 100 после прохождения через абсорбционную колонну 20. Для разделения жидкости должны быть несмешивающимися. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения указанные жидкости могут быть водой, насыщенной DME, и смесью углеводородов. В некоторых вариантах осуществления, жидкостно-жидкостной сепаратор 60 может быть жидкостно-жидкостным сепаратором с пакетом пластин. Жидкостно-жидкостной сепаратор 60 отделяет воду/DME от жидких углеводородов. Смесь воды/DME покидает устройство 100 через выходной патрубок 90 для воды/DME, и жидкие углеводороды покидают устройство 100 через выходной патрубок 80 для углеводородов.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу удаления DME из жидкой смеси и газообразной смеси. Как упомянуто выше, способ в целом повторно использует воду, использованную в газожидкостной адсорбции в многоступенчатом компоненте 21 в жидкостно-жидкостной экстракции в одноступенчатом компоненте 22. Таким же образом, можно одновременно использовать воду, использованную в газожидкостной адсорбции, и жидкостно-жидкостной экстракции. Кроме того, можно одновременно использовать одноступенчатый компонент 22 как для газо-жидкостной адсорбции, так и для жид-костно-жидкостной экстракции.
Поскольку для жидкостно-жидкостной экстракции требуется, чтобы жидкость DME/углеводороды была распределена по всему сечению колонны, промежуток 23 между многоступенчатым компонентом 21 и одноступенчатым компонентом 22 не должен быть большим для осуществления жидкостно-жидкостной экстракции согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. В результате отпадает необходимость в устройстве сбора для жидкости, которое монтируется ниже многоступенчатого компонента 22 для удаления промывочной воды. Настоящее изобретение позволяет интенсифицировать процесс из двух единичных операций и сократить число индивидуальных компонентов с трех до одной.
Как описано ранее, DME находится в каждой из нефтяной, газовой и водной фаз, полученных в процессе экстракции нефти. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, способ включает подачу газообразной смеси, содержащей DME и по меньшей мере один другой газ, в абсорбционную колонну 20 устройства 100 фиг. 1 через ввод 50 для газа. Указанный газ может быть образован из низкомолекулярных соединений, имеющих 1-5 атомов углерода.
Кроме того, способ включает стадию подачи жидкой смеси, содержащей DME и по меньшей мере одну другую жидкость, в одноступенчатый компонент 22 абсорбционной колонны 20 через ввод 40 для DME/углеводородов. Углеводород в смеси DME/углеводород может быть жидким благодаря повышенному давлению. Обычно смесь углеводородов может быть смесью низкомолекулярных углеводородов. Например, углеводороды могут включать пропан, изобутан, н-бутан и пентан.
Воду обычно добавляют в верхней части абсорбционной колонны 20 через разбрызгиватель 70. Вода при течении вниз через абсорбционную колонну 20, которая может содержать описанные выше многоступенчатый компонент 21 и одноступенчатый компонент 22, в которой DME удаляется из газообразной смеси, а также из жидкой смеси. DME из газообразной смеси распределяется в воде в абсорбционной колонне 20, когда газообразная смесь поднимается вверх, а вода течет вниз по отношению к силе тяжести. После того как газообразная смесь пройдет выше абсорбционной колонны 20 и разбрызгивателя 70, она выходит из устройства 100 через выходной патрубок для газа.
Кроме того, DME экстрагируется из жидкой смеси в воду в одноступенчатом компоненте 22, когда жидкая смесь и вода текут вниз по отношению к силе тяжести. После того как жидкая смесь и вода, насыщенная DME, пройдут через нижнюю часть абсорбционной колонны 20, жидкая смесь и DME/вода разделяются в жидкостно-жидкостном сепараторе 60. После разделения жидкая часть, такая как смесь углеводородов, удаляется из устройства 100 через выходной патрубок 80 для углеводородов. Смесь вода/DME удаляется из устройства 100 через выходной патрубок 90 для смеси вода/DME.
Настоящее изобретение может быть осуществлено с использованием традиционных материалов, методик и оборудования. Поэтому детали таких материалов, методик и оборудования не излагаются подробно в описании изобретения. В предшествующем описании изложены многочисленные конкретные подробности, такие как специальные материалы, конструкции, химические реагенты, процессы и др., с целью обеспечения глубокого понимания изобретения. Однако следует признать, что настоящее изобретение может быть осуществлено без использования деталей, которые конкретно изложены. В других случаях, хорошо известные перерабатывающие конструкции подробно не описаны для того, чтобы не делать настоящее изобретение излишне труднопонимаемым.
Способ может быть осуществлен при повышенном давлении, которое достаточно для сжижения низкомолекулярных углеводородов. Например, в некоторых вариантах способ настоящего изобретения может быть осуществлен при давлении приблизительно от 10 до 30 бар, тогда как некоторые варианты изобретения могут быть осуществлены при давлении приблизительно от 20 до 30 бар.
Следовательно, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения целей и преимуществ, как упомянутых, так и присущих изобретению. Раскрытые выше конкретные варианты осуществления являются только иллюстративными, так как настоящее изобретение может быть модифицировано и осуществлено практически различными, но эквивалентными способами, которые очевидны для специалистов в этой области техники, эффективно использующих рекомендации изобретения. Более того, отсутствуют какие-либо ограничения для указанных в изобретении деталей конструкции или разработки, кроме тех, что описаны ниже в формуле изобретения. Иллюстративно описанное здесь изобретение может быть осуществлено надлежащим образом, в отсутствии любых элементов, которые специально не описаны в изобретении, и/или любого необязательного элемента, описанного здесь. Хотя композиции и способы описаны в терминах "включающий в себя," "содержащий" или "включающий" различные компоненты или стадии, композиции и способы также могут "по существу состоять из" или "состоять из" различных компонентов и стадий. Все приведенные выше числа и диапазоны могут изменяться на некоторую величину. Всякий раз, когда приводится численный диапазон с нижним и верхним пределами, конкретно раскрывается любое число и любой поддиапазон, попадающий внутрь указанного диапазона. В частности, подразумевается, что любой диапазон значений (в форме "приблизительно от a до приблизительно b," или, эквивалентно, "приблизительно от a до b," или, эквивалентно, "приблизительно a-b"), раскрытый в изобретении, предлагает любое число и диапазон, заключенный внутри более широкого диапазона значений. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют очевидные, обычные значения, если патентообладатель недвусмысленно и ясно не указывает другое значение. Более того, единственное число элемента, которое используется в формуле изобретения или указано в описании, означает один или несколько элементов, к которым они относятся. Если возникает любой конфликт при употреблении выражения или термина в этом описании и в одном или нескольких патентах или других документах, которые могут быть включены в описание ссылкой, следует принимать определения, которые согласуются с настоящим описанием.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для удаления диметилового эфира (DME) из смеси, которое содержит воздухонепроницаемую оболочку;
абсорбционную колонну, расположенную внутри указанной оболочки, причем указанная абсорбционная колонна содержит многоступенчатый компонент, одноступенчатый компонент, расположенный ниже указанного многоступенчатого компонента в направлении силы тяжести, с образованием промежутка между указанным многоступенчатым компонентом и указанным одноступенчатым компонентом;
ввод для газа, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для газа выполнен с возможностью подачи газообразной смеси в нижнюю часть указанного одноступенчатого компонента;
ввод для воды, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для воды выполнен с возможностью подачи воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента;
ввод для жидкости, сообщающийся по текучей среде с указанной абсорбционной колонной, причем указанный ввод для жидкости выполнен с возможностью подачи жидкой смеси, содержащей DME, в указанный промежуток ниже указанного многоступенчатого компонента и выше указанного одноступенчатого компонента;
жидкостно-жидкостной сепаратор, расположенный ниже указанной абсорбционной колонны, выполненный с возможностью приема выходящей жидкости одноступенчатого компонента из нижней части указанного одноступенчатого компонента и разделения указанной выходящей жидкости одноступенчатого компонента на углеводородный поток и водный поток, содержащий DME;
причем указанный одноступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная жидкая смесь и указанная газообразная смесь контактируют в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит в верхней части указанного одно
ступенчатого компонента и входит в нижнюю часть указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор;
указанный многоступенчатый компонент выполнен таким образом, что указанная вода контактирует с указанной газообразной смесью в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в верхнюю часть указанного одноступенчатого компонента.
2. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с на-садочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию.
3. Устройство по п.1, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с наса-дочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию.
4. Устройство по п.1, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной.
5. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит разбрызгиватель, выполненный с возможностью подачи указанной воды в верхнюю часть указанного многоступенчатого компонента.
6. Устройство по п.1, в котором указанная газообразная смесь содержит DME и газообразные углеводороды.
7. Устройство по п.1, в котором указанная жидкая смесь содержит комбинацию DME и жидких углеводородов.
8. Устройство по п.7, в котором указанные жидкие углеводороды содержат по меньшей мере один углеводород из группы, состоящей из пропана, изобутана, н-бутана и пентана.
9. Устройство по п.1, в котором указанный жидкостно-жидкостной сепаратор представляет собой сепаратор с пакетом пластин.
10. Способ удаления DME из смеси с использованием устройства по п.1, причем указанный способ включает в себя стадии, на которых
подают газообразную смесь, содержащую DME, в указанную абсорбционную колонну через указанный ввод для газа;
подают жидкую смесь, содержащую DME, в указанный одноступенчатый компонент указанной абсорбционной колонны через указанный ввод для жидкости;
подают воду через указанный распределитель в указанную абсорбционную колонну;
когда указанная газообразная смесь поднимается вверх внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют улавливание DME из указанной газообразной смеси, содержащей DME, водой в указанной абсорбционной колонне;
когда указанная жидкость, содержащая DME, течет вниз внутри указанной абсорбционной колонны, осуществляют экстракцию жидкости, содержащей DME, водой в указанном одноступенчатом компоненте,
причем воду, жидкую смесь, содержащую DME, и газообразную смесь, содержащую DME, приводят в контакт в указанном одноступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ одноступенчатого компонента выходит из верхней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный многоступенчатый компонент, а выходящая жидкость одноступенчатого компонента выходит из нижней части указанного одноступенчатого компонента и поступает в указанный жидкостно-жидкостной сепаратор;
указанная вода контактирует с указанным выходящим газом одноступенчатого компонента в указанном многоступенчатом компоненте таким образом, что выходящий газ многоступенчатого компонента выходит из верхней части указанного многоступенчатого компонента, а выходящая жидкость многоступенчатого компонента выходит из нижней части указанного многоступенчатого компонента и поступает в указанный одноступенчатый компонент.
11. Способ по п.10, который дополнительно включает стадию, на которой с помощью указанного жидкостно-жидкостного сепаратора отделяют воду, содержащую DME, от указанной жидкой смеси.
12. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 10 до 30 бар.
13. Способ по п.10, в котором указанная жидкая смесь, поступающая в указанный одноступенчатый компонент, сжата под давлением приблизительно от 20 до 30 бар.
14. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с наса-дочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию.
15. Способ по п.10, в котором указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с наса-дочной колонной, абсорбер с тарельчатой колонной или их комбинацию.
16. Способ по п.10, в котором указанный многоступенчатый компонент содержит абсорбер с тарельчатой колонной, а указанный одноступенчатый компонент содержит абсорбер с насадочной колонной.
11.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
030751
- 1 -
030751
- 1 -
030751
- 1 -
030751
- 1 -
030751
- 1 -
030751
- 1 -
030751
- 4 -
030751
- 7 -
|
