Способ разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси

 

Изобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способу разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, и позволяет снизить энергозатраты. Способ включает в себя ступенчатую ректификацию смеси, отвод из первой ступени ректификации головного продукта, содержащего углеводороды Ci и С2 и часть двуокиси углерода, и кубового продукта, подачу кубового продукта на вторую ступень ректиИзобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способу разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, Цель изобретения - снижение энергозатрат . На чертеже изображена технологическая схема выполнения способа. фикации.отвод из второй ступени головного продукта, содержащего фракцию двуокиси углерода, и кубового продукта, содержащего фракции углеводородов Сз+, при этом разделение газовой смеси в первой ступени осуществляют при давлении 30-45 бар с получением кубового продукта, содержащего 95,7-96,6 мол.% двуокиси углерода, 0,1-0,6 мол.% этана, 0,7 мол.% пропана и 2,б мол.% углеводородов Сн, Подачу кубового продукта первой ступени во вторую ступень осуществляют двумя потоками, один из которых направляют на теплообмен в головную часть второй ступени и рециркулируют в куб первой ступени, а другой направляют на разделение, при этом разделение во второй ступени осуществляют при давлении 50-60 бар. Кроме того, кубовый продукт второй ступени подают на дополнительную ректификацию при температуре в головной части 253-270 К и давлении 20-35 бар с отделением двуокиси углерода в качестве головного продукта, который обьединяют с головным продуктом второй ступени. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.. 2 табл, Пример 1. Через трубопровод 1 подают обессеренный газ, получаемый при третичной добыче нефти, смешивают с рециркулируемой через трубопровод 2 двуокисью углерода и затем в компрессоре 3 доводят до давления 40 бар. После отвода теплоты сжатия в охладителе 4 газовый поток пропускают через сушилку 5, охлаждают до 270 К в теплообменнике 6 путем косвенного теплообмена пропускаемым через труСО С vj О Јь О N О СО

СОЮЗ СОВЕ I Ñ ÈÕ

СО11ИАЛИС1И l6 < КИХ

Р Е С11У 6 Л И К (я)5 F 25 J 3/02

ГОСУДАРСТОГ111 1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕ 7 ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ы (21) 4027115/26 (22) 18.03.86 (31) P 3510097.4 (32) 20.03.85 (33) DE (46) 07.01,92, Бюл. М 1 (71) ЛИНДЕ АГ (ОЕ) (72) Райнер Заппер (0Е) (53) 621.59(088.8) (56) Патент CLUA

М 3983711, кл. F 25 J 3/02, 1976, (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАЩЕЙ ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА И ЛЕГКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ ГАЗОВОЙ СМЕСИ (57) Изобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способу разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, и позволяет снизить энергозатраты, Способ включает в себя ступенчатую ректификацию смеси, отвод из первой ступени ректификации головного продукта, содержащего углеводороды С1 и Сг и часть двуокиси углерода, и кубового продукта, подачу кубового продукта на вторую ступень ректиИзобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способу разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, Цель изобретения — снижение энергозатрат.

На чертеже изображена технологическая схема выполнения способа....50„„1704646 А3 фикации, отвод из второй ступени головного продукта, содержащего фракцию двуокиси углерода, и кубового продукта, содержащего фракции углеводородов Сз+, при этом разделение газовой смеси в первой ступени осуществляют при давлении 30-45 бар с получением кубового продукта, содержащего

95,7-96,6 мол.g двуокиси углерода, 0,1-0,6 мол. этана.0,7мол. пропанаи2,6мол,g углеводородов С +, Подачу кубового продукта первой ступени во вторую ступень осуществляют двумя потоками, один из которых направляют на теплообмен в головную часть второй ступени и рециркулируют в куб первой ступени, а другой направляют на разделение, при этом разделение во второй ступени осуществляют при давлении 50-60 бар. Кроме того, кубовый продукт второй ступени подают на дополнительную ректификацию при температуре в головной части

253-270 К и давлении 20-35 бар с отделением двуокиси углерода в качестве головного продукта, который обьединяют с головным продуктом второй ступени, 1 э.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл, Пример 1, Через трубопровод 1 подают обессеренный газ, получаемый при третичной добыче нефти, смешивают с рециркулируемой через трубопровод 2 двуокисью углерода и затем в компрессоре 3 доводят до давления 40 бар. После отвода теплоты сжатия в охладителе 4 газовый поток пропускают через сушилку 5, охлаждают до 270 К в теплообменнике 6 путем косвенного теплообмена пропускаемым через тру1704646

55 бопровод 7 хладагентом и подают в первую ректификационную колонну В. Подаваемая в перегонную колонну 8 газовая смесь содержит, мол. (,: двуокись углерода 88,1; азот

3,0; метан 5,2; этан 0,9; пропан 0,6; углеводороды С4+ 2,2. Колонна 8 работает при давлении 40 бар и температуре в кубе 280 К. а в головной части 238 К. При этом в головной части получают все количество метана и этана, а также имеющийся в газовой смеси азот и часть двуокиси углерода. Иэ головной части колонны через трубопровод 9 отводят головной продукт, содержащий, мол, (,: двуокись углерода 35,9; азот 21,3; метан 37,1, этан 5,7. Для поддерживания температуры

238 К головную часть колонны В охлаждают косвенным теплообменом хладагентами, пропускаемыми через теплообмснники 10 и

11, а также самым гологным продуктом, пропускаемым через теплообменник 12. После нагрева в теплообменнике 12 головной продукт нагревают далее в теплообменнике

6 охлаждаемой газовой смесью и затем подают в разделительный узел 13, в котором от головного продукта отделяютдвуокись углерода. Этот разделительный узел может быть выполнен, например, в качестве промывного аппарата или мембранного сепаратора, Отделяемую двуокись углерода, составляющую около 4 мол. $ содержащегося в сыром газе количества двуокиси углерода, рециркулируют через трубопровод 2 в газовую смесь, подаваемую через трубопровод 1.

Свободный от двуокиси углерода газ отводят из разделительного узла 13 и выводят иэ процесса через трубопровод 14, В кубе колонны 8 получают при температуре 280 К жидкость, содержащую, мол. (: двуокись углерода 96,6; этан 0,1: пропан 0,7; углеводороды С4+ 2,6. Первый частичный поток этой жидкости подают через трубопровод 15 и насос 16 в головную часть последующей ректификационной колонны 17, где в теплообменнике 18 он служит дл я охлаждения путем кос вен ного теплообмена, При этом насос 16 является лишь подающим насосом, который не должен преодолеть большой перепад давления. После частичного упаривания в теплообменнике 18 кубовую жидкость рециркулируют через трубопровод 19 в колонну 8 и с температурой 289 К подают в ее куб.

Таким образом отводимый через трубопровод 15 частичный поток кубовой жидкости в осН0ВНоМ обеспечивает не только требуемое охлаждение в головной части колонны

17, но и необходимый обогрев куба колонны

8, Для регулирования предусмотрено в кубе колонны В еще одно нагревательное приспособление 20, обогреваемое посторонней

35 энергией. В случае необходимости через него можно пропускать частичный поток 21 кубовой жидкости.

Подлежащая дальнейшему разделению часть получаемой в колонне В кубовой жидкости подают через трубопровод 22 в насос

23, в ко1ором ее доводят до давления 55 бар, Переохлаждаемый при этом кубовый продукт нагревают до 289 К в теплообменнике

24 в головной части колонны 17 и затем через трубопровод 25 подают в колонну 17.

Колонна 17 работает при давлении 55 бар, температуре в головной части 291 К и при температуре куба 353 К. B этой колонне основное количество двуокиси углерода отделяют от углеводородов Сз+ и в жидком состоянии отводят иэ колонны через трубопровод 26 в основном в чистом виде (примесь составляет лишь 0.1 чол. 3(, этана). Так как колонна 17 работает выше критического давления углеводородов Сз+ газовой смеси, невозможнс получать эту фракцию в чистом виде в качестве кубовой жидкости колонны

17. Чтобы никак не доходить до критического давления, в кубе еще допускается наличие двуокиси углерода, так что в отводимой через трубопровод 27 кубовой жидкости кроме 3,9 мол.$ п р оп а нHа и 5588,1 мол.$ углеводородов С4+ содержится еще 38 мол.7, двуокиси углерода. Часть этой кубовой жидкости отводят через трубопровод 28, нагревают в теплообменнике 29 и рециркулируют в куб колонны 17 для обогрева ее куба. Остаточную часть в клапане 30 доводят до давления 30 бар и подают Ь колонну 31, работающую при температуре головной части 267,5 К и температуре куба 452 К. В этой колонне остаточное количество двуокиси углерода, составляющее менее 2 содержащейся в исходной газовой смеси двуокиси углерода, отделяют от углеводородов Сз+.

При этом для охлаждения головной части используют теплообменник 32, через который пропускают пригодный хладагент, например, пропан, Получаемую в головной части колонны 31 жидкую двуокись углерода отводят через трубопровод 33, при помощи насоса 34 доводят до давления отводимой через трубопровод 26 из колонны 17 жидкой двуокиси углерода и затем обьединяют с ней. Обьединенные потоки двуокиси углерода затем попадают через трубопровод 35 в насос 36, где их доводят до желаемого конечного давления, например до давления

100-200 бар, прежде чем поток отводят через трубопровод 37.

В кубе колонны 31 получают свободную от двуокиси углерода фракцию Сз+, которую отводят через трубопровод 38. Часть кубовой жидкости отводят через трубопровод

1704646

20

39, нагревают в теплообменнике 430 и рециркулируют в куб колонны 31 на его обогрев. Часть отводимой через трубопровод 38 фракции углеводородов Сз+ подают через трубопровод 41 в разделительную колонну

42, в которой осуществляется разделение пропана и углеводородов Cpi Эта колонна работает при давлении 18 бар, температуре головной части 318 К и температуре куба 425

К. Для охлаждения головной части используют теплообменник 43, охлаждаемый, например, воздухом. В головной час1и колонны получают жидкий пропан. который отводят через трубопровод 44 и объединяют с отводимым через трубопровод 38 вторым частичным потоком. В кубе колонны 42 получают углеводороды С4, часть которых отводят через трубопровод 45 и после нагрева в теплообменнике 46 рециркулируют в куб колонны с целью обогрева куба. Оставшийся поток углеводородов С отводят через трубопровод 47, насосом 48 доводят до давления колонны 17 и после охлаждения в теплообменнике 49 подают в верхнюю зону колонны 17. Подача уже сравнительно малого количества углеводородов С4+ в верхнюю зону колонны 17 приводит к значительному облегчению процесса разделения в этой колонне, заключающемуся в меньшей высоте и/или меньшем диаметре колонны и/или меньшем расходе веществ.

Подаваемые в колонну 17 углеводороды

С4+ отделяют or отводимой через трубопровод 38 фракции Сз+. Для этой цели можно также использовать другие любые источники Cp+, В случае, если подаваемая по трубопроводу 38 фракция Сз+ должна еще далее разделяться, например, на фракцию пропана и фракцию С + или же на фракцию пропана и бутана и фракцию С +. то возможны пропускание всего потока через колонну 42 и рециркуляция только необходимого в колонне 17 количества полученной при этом тяжелой фракции.

Пример 2. Повторяют пример 1 с той разницей, что на первую стадию ректификации подают поток состава, мол. : двуокись углерода 88,9: азот 2,8, метан 4,7; этан 0,8: пропан 0,6 и С4+-углеводороды 2,2. Кроме того, первую стадию ректификации проводят при температуре в головной части 250 К и давлении 45 бар, вторую стадию ректификации — при температуре в головной части

295 К и давлении 60 бар, а дополнительную ректификацию в колонне 31 — при температуре в головной части 270 К и давлении 35 бар.

Данные по составу основных потоков приведены в табл,1.

Пример 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что на первую стадию ректификвции подают поток состава, мол, : двуокись углерода 88,9; азо 2,8; метан 4,7; этан 0,8; пропан 0,6 и С4-углеводороды 22. Кроме того, первую стад,ю ректификации проводят при температуре в головной части 235 K и давлении 30 бар, вторую стадию ректификации — при температуре в головной части

285 К и давлении 50 бар, а дополнительную ректификацию в колонне 31 — при температуре в головной части 253 К и давлении 20

Uap.

Данные по составу основных потоков приведены в табл.2.

Формула изобретения

1. Способ разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, включающий ступенчатую реактификацию смеси, отвод из первой ступени ректификэции головного продукта, содержащего углеводороды С1 и С2 и часть двуокиси углерода, и кубового продукта. подачу кубово о продукта на вторую ступень ректификации, отвод из второй ступени головного продукта, содержащего фракцию двуокиси углерода, и кубового продукта. содержащего фракции углеводородов C3+,отл ичающийсятем,что,с целью снижения энергозатрат. разделение газовой смеси в первой ступени осуществляют при давлении 30-45 бар с получением кубового продукта, содержащего 95.7-96.6 мол.7 двуокиси углерода, 0,1-0,6 мол. этана, 0,7 мол. пропана и 2,6 мол. углеводородов С4+, подачу кубового продукта первой ступени во вторую ступень осуществляют двумя потоками, один иэ которых направляют на теплообмен в головную часть второй ступени и рециркулируют в куб первой ступени, а другой направляют на разделение, при этом разделение во второй ступени, а другой направляют на разделение, при этом разделение во второй ступени осуществляют при давлении 50-60 Gap.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что кубовый продукт второй ступени подают на дополнительную ректификацию при температуре в головной части 253-270 K и давлении 20-35 бар с отделением двуокиси углерода в качестве головного продукта, который объединяют с головным продуктом второй ступени.

1704646

Таблица 1

Таблица 2

1704646

Составитель А. Никитин

Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Редактор Н. Яцола

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 73 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5