Способ разделения природных инефтяных газов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИДЕТЕ ЛЬСТВУ АВТОРСКОМ 1) Дополнительн ву т. с к(22) Заявлено 16.01 Г 25 Л 3 соединением за Гооударотеенный комитет СССР ло делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ П Изобретение относится к способам разделения природных и нефтяных газов с целью получения гелия, этана, пропана и более тяжелых углеводородов.Известен способ низкотемпературной конденсации и ректификации, в соответствии с которым весь поток газа охлаждают за счет дросселирования разделяемого газа или внешних холодильных циклов, парожидкостную смесь разделяют в сепараторе, жидкую фазу направляют в ректификационную колонну для выделения индивидуальных углеводородов, паровую - на фракционирующую конденсацию для получения гелия 1,Недостаток этого способа - высокие энергозатраты на сжатие дроссельного потока газа для дальнейшего его транспорта по магистральному газопроводу,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ разделения газа, включающий охлаждение его, разделение на два потока, охлаждение до полного сжижения одного из них обратными потоками, второго - циркулирующим холодильным агентом, объединение охлажденных потоков, расширение сжиженноовательский институт природных газов ОДНЫХ И НЕФТЯНЫХ ГА го потока в турбине, сепарацию жидкои и паровой фаз с получением гелиевой, мета- новой, этановой и широкой фракции 2.Недостатком указанного способа при использовании его для разделения природно го газа на гелиевую и этановую фракцииявляются большие затраты энергии на полное сжижение газа и низкая степень извлечения легкого компонента - гелия. Цель изобретения - повышение выхода продуктов: гелия, этана, широкой фракции углеводородов, а также снижение энергозатрат на охлаждение природного газа.Цель достигается тем, что охлаждение исходного газа проводят до двухфазного состояния с содержанием жидкости 30 - 60 ц/о, после чего жидкую и газовую фазы разделяют.Кроме того холодильный агент, применяемый для охлаждения природного газа, получают смешением потоков разделяемого газа: этановой, метановой фракции и широкой фракции углеводородов, после чего его направляют на циркуляцию для охлаждения второго потока исходного газа,798443 Формула изобретения На фиг. 1 представлена технологическая схема разделения газовой смеси предлагаемым способом; на фиг. 2 - зависимость коэффициента извлечения гелия (кривая 1) и этана (кривая 2) от степени конденсации газа. Способ осуществляется следующим образом.Очищенный и осушенный природный газ подают на установку при давлении 40 - 60 кгс/см и разделяют на два потока, один из которых (60 - 80 О/,) охлаждают и частично конденсируют за счет холода обратных потоков сдросселированного газа в теплообменнике 1, второй - циркулирующей многокомпонентной смесью в теплообменниках 2, 3, 4, затем потоки смешивают и сепарируют. Охлаждение производят до температуры, при которой сжижается 30 - 60 О/, газа. Жидкость из сепаратора 5 направляют на частичную деметанизацию в сепаратор 6 при давлении на 5 - 10 кгс/см ниже, чем в сепараторе 5. Жидкость из сепаратора 6 подают на выделение углеводородов в колонны - деметанизатор 7 и деэтанизатор 8. Пар из деэтанизатора 8 направляют в теплообменник 3, где производят его частичную конденсацию. Выпавшую жидкость направляют на орошение деэтанизатора 8. Газ из сепаратора 5 конденсируют и пере- охлаждают в теплообменнике 9, после чего направляют в первую отпарную колонну 10. Обогащенный гелием газ первой отпарной колонны 10 вновь конденсируют в конденсаторе 11 и подают во вторую отпарную колонну 12 и противоточный конденсатор 13, где происходит обогащение газа гелием до 80 - 90 О/О. Полученный гелиевый концентрат направляют затем на очистку от примесей. Холодильный цикл на многокомпонентном агенте состоит из компрессора 14, холодильника 15 и теплообменников 2, 3 и 4, в которых происходит охлаждение и частичная конденсация природного газа и паров из деэтанизатора 8 за счет испарения и нагрева сдросселированной многокомпонентной смеси. Циркулирующую смесь получают смешением потоков разделяемого на установке газа, этановой фракции, метановой фракции, отбираемой с верха деметанизатора 7 и широкой фракции углеводородов.Корректировку состава холодильного агента, в зависимости от состава и давления разделяемого газа, осуществляют частичной депропанизацией широкой фракции углеводородов.1 О и 2 О Н ЭО 3 ю 40 45 56 График на фиг. 2 построен по результатам экспериментальных работ по определению коэффициентов распределения углеводородов и гелия между жидкими и газообразными фазами в зависимости от температуры и давленияКак видно из графика, степень извлечения гелия уменьшается с увеличением доли жиДкой фазы, а степень извлечения этапа - растет.С учетом соотношения цен на гелий и этан установлено, что при их совместном извлечении оптимальным является извлечение 80 - 95/о гелия и 60 - 85 О/о этана. Как видно из графика, такие степени извлечения соответствуют конденсации газа на 30 - 60"/,. Например для Оренбургского природного газа, оптимальная конденсация составляет 40%Для достижения оптимальных показателей - минимума расхода энергии на охлаждение природного газа с помощью многокомпонентного холодильного агента, последний получают смешением потоков разделяемого газа как указывалось. Такой способ получения хладоагента позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с получением хладоагента на специальной установке,1. Способ разделения природных и нефтяных газов, включающий охлаждение исходного газа, разделение его на два потока, охлаждение одного из них обратными потоками, а второго - циркулирующим холодильным агентом, объединение охлажденных потоков и сепарацию жидкой и паровойфаз с получением гелиевой, метановой, этановой и широкой фракций, отличающийсятем, что, с целью снижения энергозатрати повышения выхода гелия, этана и широкой фракции углеводородов, охлаждениеисходного газа проводят до двухфазногосостояния с содержанием жидкости 30-60/о.2. Способ по п, 1, отличающийся тем,что, с целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат, холодильный агентполучают смешением этановой, и метановойи широкой фракций углеводородов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР116225, кл. Р 25 1 3/08, 1958.2. Патент Великобритании900325,кл. 8(2), (Е 251), 20.01.61.. Чириковойкас о авительТехред А.Тираж 577 рственног обретени - 35, Р э, г. Уж ста Госуда ам и ва, Ж Патент Редактор В. ЖиленкоЗаказ 9997/45ВНИИПИпо де113035, МосФилиал ППП с о ком итеи о 1 кр ушская и о род, ул. юцдедсацоц еав Азитралхре % Корректор МПодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4