Способ низкотемпературного разделения углеводородных газов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15.12.79, Бюллетень Мо 46 Дата опубликования описания 15.12,79(72) оР Е. Н. Константинов, й. И. Фридт, В. й. Кузнечиков,72 Авто ыизобретения М. й. Берлин и В. В.:Кафаров Всесоюзный научно-исследовательский и проектныйЗаявитель институт по переработке гаэа(54) СПОСОБ НИЗКОТЕИПЕРАТУРНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЬИГйЗОВ Настоящее изобретение отнОситсЯ к нефтяной, газовой и газоперерабатывающей промышленности, касается разделения компонентов газовых смесей путем ниэкотемпературной конденд,5 сации и деметанизации и применяется в способах низкотемпературного разделения углеводородных газов.Известен способ переработки при родных и нефтяных газов путем низко- температурной конденсации, включающий компримирование газа, охлаждение внешним хладоагентом и обратнымипотоками, сепарацию с разделением на газовую фазу и конденсат и последующую деметаниэацию конденсата 1) 1Однако использование ниэкотемйературного потенциала в известном способе достигается за счет использования внешнего холодильного агеи та, что приводит к увеличению энерге- тических и капитальных затрат.Известен способ низкотемпературного разделения, в котором процессы иизкотемпературной конденсации и дросселирования совмещают с процес- сом абсорбции 2),Однако в этом способе абсорбцию компонентов углеводородных газов производят на стадии койденсации 30 сдросселированного газа после егосжатия давления исходного газа принизких температурах.Известен способ ниэкотемпературно"го разделения углеводородных газов сиспользованием ступенчатой сепарации и получения холода за счет дрос- .,селирования конденсата 3),Существенным недостатком этогоспособа является то, что паровуюфазу, полученную после сепарации,сжимают в компрессоре н направляют надеметанизацию. Компримирование газавсегда связано с дополнительными капитало- и энергозатратами.Целью изобретения является снижение капитальйых и энергетических затрат и увеличение"фстепени извлеченияцелевых компонентов,Поставленная цель достигается тем, что газовую фазу,обраэсвавшуюся после дросселированйя абсорбируют с помощью углеводородовсущность настоящего изобретения йойсняется прилагаемой принципиальной схемой, на которой изображены следующие машины и аппаратура. Компрессор 1, холодильники 2, 3, 4, 5 и 6, сепараторы 7 8 9, 10, насос 11,холодильник 12, колонна деметанизации 13 и насос 14.Процесс по данной схеме осуществляется следующим образом.Сырой газ после сжатия в компрессоре 1 до давления 35-40 кгс/см 2, очистки от С 02 и осушки от влаги (на схеме показано условно) охлаждают в холодильниках 2, 3, 4, 5 обратными потоками сухого газа (в холодиль. нике 2, 4), внешним хладоагентом , 10 (в холодильнике 3) и углевоЬродным конденсатом (в холодильнике 5); после холодильника 5 частично сконденсированный сырой гаэ подают в сепаратор 7, иэ которого паровую Фазу после рекуперации холода выводят из установки, а конденсат дросселируют до давлейия, более низкого, чем давление окончательной деметанизации в колонне деметанизации 13, и направляют в сепаратор 8; из сепаратора 8 паровую фазу после рекуперации холода направляют на смещение с паровой фазой из сепаратора 9,а конденсат,после отдачи холода испарения сырому газу в холодильнике 5,направляют в сепаратор 9: жидкую фазу иэ сепаратора 9 насосом 11 через холодильник 12 подают в "колонну 13 на окончательную деметанизацию, а паровую фазу из сепаратора 9, после смещения с частьл 30 паровой фазы из сеператора 8 направляют на одноступенчатую углеводород-. ную абсорбцию. Полученную в результате абсорбции смесь углеводородов охлаждают в холодильнике б и направ ляют. в сеператор 10.Наличие сепаратора 10 необходимо в случае неполной углеводородной абсорбции, которую в некоторых сулчаях целесообразно осуществлять с . целью 40 увеличения извлечения целевых компо-. нентов из газа. Увеличение извлечения целевых компонентов при этом достигают путем снижения температуры в сеператоре 7 эа счет более глубокого дросселирования конденсатора. Одновременно со снижения давления дросселирования понижают давление абсорбции и полная абсорбция становится нежелательной иэ-эа увеличения расхода абсорбента. Паровую фазу иэ сепаратора 10 после рекуперации холода в холодильнике 2 выводят иэ установки, а жидкую насосом 14подают, в колонну 13 на окончательнуюцеметанизацию. 55П р"и м е р 1, Работоспособность .предлагаемого способа низкотемпературной деметаниэации углеводородных газов была исследована расчетным путем. 60В качестве исходного газа принятгаз, характерный для нефтяных место рожденйй Западной Сибири, объем 1млрд.нм в год следующего состава(вес.Ъ) СН 4- 60,78; С 2 Нб - 8,52; С НЪ - 16,03 У (.С 4 Н 10 - 3,42; пСНД) 7, 04; е Сб НЦ - 1, 72; йСН 2 - 1, Ь 9; СЬН(4. 060Нефтяной газ компримирования до 40 ат охлаждают в холодильниках 2, 3, 4, 5 до температуры минус 5 ООС и подают в сепаратор 7, Паровую фазу из сепаратора 7 после рекуперации холода в количестве 71 772 кг/час с составом (вес.Ъ) СН 4 -87,04; С С 2 НЬ - 6,87; СНЬ -4,70; 1 С 4 Н 10 - 0,53 И С 5 Н 12 - О, 75 У ЕС 5 Н 12 - 0,06 Р ф йСН 12 - 0,05; СЬНд 4 - 0,00 выводят из установки, в конденсат в количестве 41 695 кг/час с составом (вес,Ъ) СН - 15,58; СНЬ,36; СН -35,54; ( С 4 Ня) - 8 р 39 О,С 4 Н(О - 17,36; С 5 Н 1- 4,57; и С 5 На -5,06: Сбн,Ф - 1,63 дросселируют до давления 3,5 ат, получая при этом температуру минус 92 С,и подают в сепаратор 8, Жидкую фазу иэ 1сепаратора 8 в количестве 32 264 кг/ /час с составом СН 4 - 1,26; С 2 Нб 861; СЗН - 4214; С 4 НО - 10,63; и С 4 НО -б1 л бН 12 ) гэО,ИСу 312 б, 5 3.; Сб Н 4 - 2, 10 подогревают в холодильнике 5 до температуры минус 40 оС и направляют в сепаратор 9. Паровую Фазу из сепаратора 8 в количестве 9 431 кг/час с составом (вес.Ъ): СН 4 - 64,58; С 2 НЬ - 20,75; СЗН 8 - 12,96;1 С 4 НР - О, 74; й С 4 Н(д - О, 89; 1 С 5 Н 2- 0,04 у пСН 2 - 0,03 СбН 14 - 0,00 пос" ле рекуперации холода в холодильнике 4 смешивают с гаровой фазой из сепаратора 9 и полученную смесь вколичестве 18 353 кг/час р составом (вес, Ъ) СН 4- 34, 84; С 2 Нб - 21, 40; СЗН" 35,66; (С 4 Н)0 - 3, 14; я С 4 Н 10 - 4, 3; (. СбН 12 - О, 32; пСН 2 - 0,23; СЬ Н 14 - О, 02 подвергают абсорбции. В качестве абсорбции берут чистый гексан (СЬН 4 - 100 вес.Ъ) в количестве 35 000 кг/час. В результате абсорб-. ции получают сухой гаэ в количестве 10 573 кг/час с составом (вес,Ъ) СН 4 - 59,451 САНЬ,93; СЗН,22;1 С 4 ЯД -0,06; йС 4 Н 10 - 0,01;(.ПСИН 2 - 0 р 00 у СЬ Н 14 - 0 р 00 у СЬН 4. - 2, 33 и насыщенный абсорбент в количестве 42 776 кг/час с составом (вес.Ъ) СН 4 - 0,25 Р,С 2 НЬ,29; СН,76, (. С 4 НР - ,34 У йС 4 НО --1, 88; ЕС 5 Н 40 - 0,14 У йСНО - 0,10 У СЬН Ц,24.Сухой газ после,рекуперации холода в холодильнике 2 выводят.из устанбвки, а насыщенный абсорбент подают насосом на смешение с конденсатором иэ сепаратора 9 вколичестве 23 343 кг/ /час с составом (вес.Ъ) С Н 4 - 0,44; СУ Н 6- 3,461 СуН 3- 35,45; (.С 4 Н 40- 12,53; йС 4 Нщ - 26,45; (.СН,)2 - 792; ,йСН 42 - 8,96 Г СбН 44- 2,39 и полученную смесь в количестве 66 119 кг/ /час с составом (вес.Ъ) СН 4-0,32; СНб фОбу СН,421 (,С 4 Нд - 5,29; ПС 4 Нд - 11,261 (С 5 Н 2 - 2,88;703735 одписн 7802/3 Тираж ППатент , г. Ужгород, ул. Проектна Филиал и С Н 42 - 3, 19 р СЬН 4 - 53,58 у направляют в колонну 13,. где разделяют наширокую фракци 1 о угЛеводородов в количестве 64 170 кг/час с составом(,С 4 НР - 0,36 У пС 4 НР - 0,21 У ьС 5 Н 20 00).пс 5 нц 2 - О00 У сбн 14 - 0,00.Общий коэффициент извлечения целевых компонентов Сз+ составляет91,70,Аналогичные расчеты были проведеныи для известных способов, Расчеты,показывают, что в настоящем способеизвлечения целевых компонентов иэ исодной газовой смеси увеличиваетсяа 12,5. Кроме того эа счет абсорб"ции газов из сепаратора 9 и В и перевода их в жидкую фазу и подачи ее вколонну деметанизации насосом исключается компрессор. Это позволяет по.лучить экономию капитальных затратпри строительстве установки попредлагаемому способу.Настоящий способ позволяет сократить энергозатраты за счет более экономичной работы насоса по сравнению с компрессором, повысить надежностьработы установки и снизить эксплуата.ционные расходы за счет упрощенияобслуживания установки при реализациипредложенного способа.5Формула изобретенияСпособ низкотемпературного раздепения углеводородных газов, включающий их компримирование, охлаждениеобратным потоком и внешним хладоагентом, сепарацию с получением конденсата, дросселирование конденсата,разделение его на газовую и жидкуюфазы с последующим их сжатием. и деметанизацией, о т л и ч а ю щ й йс я тем, что, с целью снижения капитальных и энергетических затрат,увеличения степени извлечения целевых компонентов, газовую Фазу, образовавшуюся последросселирования, абсорбируют с помощью углеводородов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сборник ВНИИОЭНТ фНефтепромысловое дело 1, И., 1975 г., В 2,с. 50-52.2. Патент США 9 3932156, кл. 62"17 от 1976 г.3. Авторское свидетельство СССР9 255299, кл. Р 25 д 3/02,