Способ разделения газа
Владельцы патента RU 2528689:
Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП ИНХП РБ) (RU)
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано при разделении газа. Способ разделения газа включает ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла. Жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера. Технический результат - снижение энергозатрат. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к способам разделения газа и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности.
Известен способ разделения газа в двух ректификационных колоннах (И.А. Александров. «Перегонка и ректификация в нефтепереработке». М.: Химия, 1981, с.283, рис.V-10a).
Недостатком данного способа является использование искусственного холода в качестве хладагента.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла (A.M. Чуракаев. «Переработка нефтяных газов». М.: Недра, 1983, с.116, рис.33).
Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты в связи со значительным подводом тепла в низ абсорбера.
Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат.
Указанная задача решается тем, что в способе разделения газа, включающем ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, согласно изобретению жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.
За счет нагрева жидкости с нижних тарелок абсорбера остатком ректификационной колонны и подачи в низ абсорбера удается снизить количество тепла, подаваемого в низ абсорбера, и это решение позволяет снизить энергозатраты.
На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа по варианту 1.
Нагретый сырьевой газ по линии 1 подают в абсорбер 2. С верха абсорбера 2 по линии 3 отводят сухой газ. На верх абсорбера 2 по линии 4 подают охлажденный в холодильнике 5 абсорбент. Из абсорбера 2 по линии 6 отводят жидкость, нагревают в теплообменнике 7 горячим абсорбентом, подаваемым по линии 8, и по линии 9 вводят в куб абсорбера 2. Остаток абсорбера 2 по линии 10 подают в кипятильник 11. Пары с верха кипятильника 11 по линии 12 возвращают в низ абсорбера 2. Жидкость с низа кипятильника 11 по линии 13 подают в ректификационную колонну 14. Пары с верха ректификационной колонны 14 конденсируют в конденсаторе 15 и по линии 16 подают в рефлюксную емкость 17. С низа рефлюксной емкости 17 отводят жидкость и по линии 18 возвращают на орошение ректификационной колонны 14. Балансовый избыток фракции C3-C4 по линии 19 отводят с установки. Из ректификационной колонны 14 по линии 20 отводят боковой погон и подают на верх отпарной секции 21. Пары с верха отпарной секции 21 по линии 22 возвращают в ректификационную колонну 14. Жидкость с низа отпарной секции 21 по линии 23 подают в кипятильник 24. Пары с верха кипятильника 24 по линии 25 возвращают в низ отпарной секции 21. Жидкость с низа кипятильника 24 по линии 26 отводят в качестве газового бензина. Жидкость с низа ректификационной колонны 14 по линии 27 подают в кипятильник 28. Пары с верха кипятильника 28 по линии 29 возвращают в низ ректификационной колонны 14. Жидкость с низа кипятильника 28 по линии 8 подают в теплообменник 7, а затем по линии 30 подают в холодильник 5. Туда же по линии 31 подают свежий абсорбент.
Вариант 2 работы схемы по предлагаемому способу, представленный на фиг.2, отличается от варианта 1 подачей жидкости с низа кипятильника 28 по линии 8 на теплообменные тарелки абсорбера 2, выводом ее по линии 9 и подачей в теплообменник 7 для нагрева сырьевого газа, подаваемого в теплообменник 7 по линии 1 и вводимого после нагрева по линии 6 в колонну 2.
Сравнительные показатели работы схем разделения газа по прототипу и предлагаемому способу приведены в прилагаемых таблицах.
Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет снизить суммарный подвод тепла извне с 6,60 до 4,26-4,30 Гкал/ч, то есть в 1,54 раза, суммарный отвод тепла извне с 6,719 до 3,961-4,369 Гкал/ч, то есть в 1,54-1,70 раза.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить энергозатраты.
| Таблица 1 | |||
| Основные показатели работы колонн | |||
| Показатели | Вариант 0 (прототип) | Вариант 1 (предлагаемый способ) | Вариант 2 предлагаемый способ) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Расход, т/ч | |||
| - сырьевого газа | 7,60 | 7,60 | 7,60 |
| - абсорбента | 35,00 | 35,00 | 35,00 |
| - сухого газа | 3,46 | 3,46 | 3,46 |
| - фр. C3-C4 | 2,73 | 2,73 | 2,73 |
| - газового бензина | 1,41 | 1,41 | 1,38 |
| - остатка K-2 из T-4 | 35,00 | 35,00 | 35,03 |
| - паров с верха K-1 | 3,46 | 3,46 | 3,46 |
| - орошения K-1 | 35,00 | 35,00 | 35,00 |
| - жидкости с низа K-1 | 56,64 | 54,76 | 42,30 |
| - жидкости с низа T-1 | 39,14 | 42,41 | 47,53 |
| - паров из T-1 | 17,50 | 12,35 | 3,21 |
| - жидкости с низа T-2 | - | 39,14 | 39,14 |
| - паров из T-2 | - | 3,27 | 3,16 |
| - жидкости с низа T-3 | - | - | 42,30 |
| - паров из T-3 | - | - | 5,24 |
| - паров в низ K-1 | 17,50 | 15,62 | 3,16 |
| - питания K-2 | 39,14 | 39,14 | 39,14 |
| - паров с верха K-2 | 31,18 | 31,18 | 31,17 |
| - острого орошения K-2 | 28,45 | 28,45 | 28,44 |
| - бокового погона в K-3 | 3,62 | 3,62 | 3,62 |
| - паров с верха K-3 | 2,21 | 2,21 | 2,24 |
| - жидкости с низа K-3 в T-5 | 4,44 | 4,44 | 4,42 |
| - паров в низ K-3 | 3,03 | 3,03 | 3,04 |
| - жидкости с низа K-2 в T-4 | 89,53 | 89,53 | 89,54 |
| - паров в низ K-2 | 54,53 | 54,53 | 54,51 |
| Температура, °C | |||
| - ввода сырьевого газа | 40 | 40 | 100 |
| - ввода абсорбента | 30 | 30 | 30 |
| - ввода орошения K-1 | 30 | 30 | 30 |
| - верха K-1 | 34 | 34 | 34 |
| - низа K-1 | 118 | 107 | 164 |
| - в T-1 | 186 | 164 | 126 |
| - в T-2 | - | 187 | 186 |
| - в T-3 | - | - | 164 |
| - ввода орошения в K-2 | 40 | 40 | 40 |
| - верха K-2 | 51 | 51 | 51 |
| - вывода бокового погона в К-3 | 99 | 99 | 100 |
| - низа К-2 | 241 | 241 | 241 |
| - в Т-4 | 246 | 246 | 246 |
| - верха К-3 | 105 | 105 | 106 |
| - низа К-3 | 147 | 147 | 147 |
| - в Т-5 | 157 | 157 | 156 |
| - абсорбента из Т-1 | 210 | 135 | 150 |
| - абсорбента из Т-3 | - | - | 190 |
| Давление, ата | |||
| - верха К-1 | 14,00 | 14,00 | 14,00 |
| - низа К-1 | 14,46 | 14,46 | 14,46 |
| - в Т-1 | 14,56 | 14,56 | 14,43 |
| - в Т-2 | - | 14,66 | 14,66 |
| - в Т-3 | - | - | 14,45 |
| - в Е-2 | 10,80 | 10,80 | 10,80 |
| - верха К-2 | 11,00 | 11,00 | 11,00 |
| - низа К-2 | 11,60 | 11,60 | 11,60 |
| - в Т-4 | 11,90 | 11,90 | 11,90 |
| - верха К-3 | 11,38 | 11,38 | 11,38 |
| - низа К-3 | 11,57 | 11,57 | 11,57 |
| - в Т-5 | 11,88 | 11,88 | 11,88 |
| Тепло, Гкал/ч | |||
| - вводимое с сырьевым газом | |||
| - вводимое с абсорбентом | 0,699 | 0,699 | 1,005 |
| - отводимое в Х-1 | 0,493 | 0,493 | 0,493 |
| - подводимое в Т-1 | 4,336 | 1,986 | 1,578 |
| - подводимое в Т-2 | 3,300 | 2,530 | 0,886 |
| - подводимое в Т-3 | - | 0,800 | 0,760 |
| - отводимое в Х-2 | - | - | 1,348 |
| - подводимое в Т-4 | 2,383 | 2,383 | 2,383 |
| - подводимое в Т-5 | 3,300 | 3,300 | 3,300 |
| - суммарный подвод тепла извне в Т-1 (прототип), Т-2, Т-4, Т-5 (варианты 1 и 2) | 0,200 | 0,200 | 0,200 |
| - суммарный отвод тепла извне в Х-1 и Х-2 | 6,600 | 4,300 | 4,260 |
| 6,719 | 4,369 | 3,961 | |
| Число теоретических тарелок (двухсливные клапанные) | |||
| - в 1 секции К-1 | |||
| - во 2 (отгонной) секции К-1 | 14 | 14 | 14 |
| - в 1 секции К-2 | 7 | 7 | 7 |
| - во 2 секции К-2 | 7 | 7 | 7 |
| - в 3 (отгонной) секции К-2 | 9 | 9 | 9 |
| - в К-3 | 9 | 9 | 9 |
| 14 | 14 | 14 | |
| Диаметр, м | |||
| - K-1 | 1,2 | 1,2 | 1,0 |
| - K-2 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| - K-3 | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
| Расстояние между тарелками, мм | |||
| - в K-1 | 400 | 400 | 400 |
| - в K-2 | 400 | 400 | 400 |
| - в K-3 | 300 | 300 | 300 |
| Линейная/максимально-допустимая скорость пара, м/с | |||
| - в K-1 | |||
| - в K-2 | 0,10-0,18/0,26-0,41 | 0,10-0,18/0,26-0,41 | 0,14-0,24/0,24-0,41 |
| - в K-3 | |||
| 0,12-0,19/0,21-0,26 | 0,12-0,19/0,21-0,26 | 0,12-0,19/0,21-0,26 | |
| 0,12-0,15/0,15-0,17 | 0,12-0,15/0,15-0,17 | 0,12-0,15/0,15-0,17 | |
| Высота подпора слива, мм | |||
| - в K-1 | 28-41 | 28-41 | 31-44 |
| - в K-2 | 17-43 | 17-43 | 19-43 |
| - в K-3 | 12-13 | 12-13 | 12-13 |
| Содержание, % масс. | |||
| - C3 в сухом газе | 0,12 | 0,10 | 0,20 |
| - абсорбента в сухом газе | 3,31 | 3,31 | 3,30 |
| - C2 во фр. C3-C4 | 0,29 | 0,29 | 0,29 |
| - C5 во фр. C3-C4 | 0,09 | 0,09 | 0,11 |
| - C4 в газовом бензине | 0,09 | 0,09 | 0,06 |
| - фр. >110°C в газовом бензине | 2,92 | 2,92 | 2,64 |
| - фр. до 100°C в остатке K-2 | 2,02 | 2,02 | 2,08 |
| Таблица 2 | |||||||||||
| Состав сырья и продуктов разделения колонн, % масс. | |||||||||||
| Компоненты и фракции, °C | Сырьевой газ | Абсорбент | Сухой газ (вариант 0) | Фр. C3-C4 варианты 0 и 1) | Газовый бензин (варианты 0 и 1) | Остаток K-2 (варианты 0 и 1) | Сухой газ (вариант 1) | Сухой газ (вариант 2) | Фр. C3-C4 (вариант 2) | Газовый бензин (вариант 2) | Остаток K-2 (вариант 2) |
| C1 | 27,42 | - | 60,21 | - | - | - | 60,27 | 60.17 | - | - | - |
| C2 | 16,63 | - | 36,36 | 0,29 | - | - | 36,32 | 36,32 | 0,29 | - | - |
| C3 | 21,73 | - | 0,12 | 60,22 | - | - | 0,10 | 0,20 | 60,22 | - | - |
| iC4 | 4,14 | - | - | 11,47 | - | - | - | - | 11,47 | - | - |
| nC4 | 10,04 | - | - | 27,93 | 0,09 | - | - | - | 27,91 | 0,06 | - |
| iC5 | 2,21 | - | - | 0,08 | 11,76 | - | - | - | 0,10 | 12,05 | - |
| nC5 | 2,67 | - | - | 0,01 | 14,38 | - | - | - | 0,01 | 14,71 | - |
| 40-50 | 1,00 | - | - | - | 5,25 | - | - | - | - | 5,37 | - |
| 50-60 | 1,77 | 0,01 | - | - | 9,58 | 0,01 | - | - | - | 9,80 | 0,01 |
| 60-70 | 2,00 | 0,04 | 0,01 | - | 11,11 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | - | 11,35 | 0,02 |
| 70-80 | 2,00 | 0,14 | 0,03 | - | 12,20 | 0,08 | 0,03 | 0,03 | - | 12,40 | 0,08 |
| 80-90 | 2,00 | 0,48 | 0,07 | - | 14,02 | 0,34 | 0,07 | 0,07 | - | 13,97 | 0,36 |
| 90-100 | 3,28 | 1,41 | 0,16 | - | 13,20 | 1,57 | 0,16 | 0,16 | - | 12,60 | 1,61 |
| 100-110 | 1,00 | 4,04 | 0,32 | - | 5,49 | 4,00 | 0,32 | 0,32 | - | 5,05 | 4,02 |
| 110-120 | 1,00 | 10,88 | 0,62 | - | 2,18 | 10,95 | 0,62 | 0,62 | - | 1,97 | 10,95 |
| 120-130 | 1,08 | 24,04 | 0,93 | - | 0,65 | 24,16 | 0,93 | 0,93 | - | 0,59 | 24,14 |
| 130-140 | 0,01 | 26,56 | 0,69 | - | 0,08 | 26,52 | 0,69 | 0,69 | - | 0,07 | 26,49 |
| 140-150 | 0,01 | 20,97 | 0,36 | - | 0,01 | 20,93 | 0,36 | 0,36 | - | 0,01 | 20,91 |
| 150- 160 | 0,01 | 8,99 | 0,10 | - | - | 8,98 | 0,10 | 0,10 | - | - | 8,97 |
| 160-170 | - | 1,99 | 0,02 | - | - | 1,99 | 0,02 | 0,02 | - | - | 1,99 |
| 170-180 | - | 0,38 | - | - | - | 0,38 | - | - | - | - | 0,38 |
| 180-190 | - | 0,06 | - | - | - | 0,06 | - | - | - | - | 0,06 |
| 190-200 | - | 0,01 | - | - | - | 0,01 | - | - | - | - | 0,01 |
| Z | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100.00 | 100,00 | 100,00 |
Способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, отличающийся тем, что жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.
