Способ разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси

СОЮЗ СОВЕ 1 СКИХСОЦИАЛИС 1 ИЧЕ гКИХРЕС 11 УЬЛИК 1)5 Г 25 1 3/02 ЗОЬР 1.-:ТЕ ПАТЕНТ Изобретениеэзделения газопособу разделелерода и легк1 ЕСИ,ОтнОСитСя к ых смесей, в ия содержащ е углееодоро технологии астности к Примерподают обессере третичной добыч циркулируемой ч окисью углерода доводят до давле теплоты сжатия в ток пропускают че до 270 К в теплоо ного теплообмена и двуокись ы газовой Цель изобатрат. На чертежкая схема вып ГОСУДАРСТВЕ)11 1 ЫИ КО)ЛИТЕ ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯ)Л И ОТКРЫТИГ 1 РИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАЩЕЙ ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА И ЛЕГКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ ГАЗОВОЙ СМЕСИ(51) Изобретение относится к технологииразделения газовых смесей, в частности кспособу разделения содержащей двуокисьуглерода и легкие углеводороды газовойсмеси, и позволяет снизить энергозатраты,Способ включает в себя ступенчатую ректификацию смеси, отвод из первой ступениректификации головного продукта, содержащего углеводороды С 1 и С 2 и часть двуокиси углерода, и кубового продукта, подачукубового продукта на вторую ступень ректиния - снижение энерг изображена технологиченения 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 2,6 мол, 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 ео второй ступени осуществляют при давлении 50-60 бар. Кроме того, кубовый продукт второй ступени подают на дополнительную ректификацию при температуре е 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,1, Через трубопровод 1 нный газ, получаемый при е нефти, смешивают с реерез трубопровод 2 деуи затем в компрессоре 3 ния 40 бар. После отвода охладителе 4 газовый порез сушилку 5, охлаждают бменнике 6 путем косвенпропускаемым через тру 170464640 45 50 55 бопровод 7 хладагентом и подают в первую ректификационную колонну В. Подаваемая в перегонную колонну 8 газовая смесь содержит, мол. 6 двуокись углерода 88,1; азот 3,0; метан 5,2; этан 0,9; пропан 0,6; углеводороды Сд+ 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, 6: 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. ь 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.6: двуокись углерода 96,6; этан 0,1: пропан 0,7; углеводороды Сд+ 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 5 частичный поток кубовой жидкости в основном 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 5 10 15 20 25 30 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 ко 1 ором 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, В 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. 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. ь пропана и 58,1 мол. 7 ь углеводородов С 4+ содержится еще 38 мол. 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 Сэ+. 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+, которуюотводят через трубопровод 38, Часть кубовой жидкости отводят через трубопровод5 10 15 25 30 35 40 45 50 55 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 Сэ 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 час 1 и 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 С 4, часть которых отводят через трубопровод 45 и после нагрева в теплообменнике 46 рециркулируют в куб колонны с целью обогрева куба, Оставшийся поток углеводородов Сэ 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 С 4+ 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 С 4+ отделяют от отводимой через трубопровод 38 фракции Сз. Для этой цели можно также использовать другие любые источники Са+, В случае, если подаваемая по трубопроводу 38 фракция Сз+ должна еще далее разделяться, например, на фракцию пропана и фракцию Сд+ или же на фракцию пропана и бутана и фракцию С 5+. то возможны пропускание всего потока через колонну 42 и рециркуляция только необходимого в колонне 17 количества полученной при этом тяжелой фракции.П р и м е р 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 С 4+-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.П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той разницей, что на первую стадию ректификвции подают поток состава, мол, 6: двуокись углерода 88,9; азот 2,8; метан 4,7; этан 0,8; пропан О,б и С 4.-углеводороды 22. Кроме того, первую стад,ю ректификации проводят при температуре в головной части 235 К 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 бар.Данные по составу основных потоков и ри в еде н ы в табл,2.Формула изобретения1. Способ разделения содержащей двуокись углерода и легкие углеводороды газовой смеси, включающий ступенчатую реактификацию смеси, отвод из первой ступени ректификэции головного продукта, содержащего углеводороды С 1 и С 2 и часть двуокиси углерода, и кубового продукта. подачу кубовоо продукта на вторую ступень ректификации, отвод из второй ступени головного продукта, содержащего фракцию двуокиси углерода, и кубового продукта. содержащего фракции углеводородов Сз+, о тл ича ю щи йс я тем,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. 6 двуокиси углерода, 0,1-0,6 мол. 6 этана, 0,7 мол.9 пропана и 2,6 мол,углеводородов С 4+, подачу кубового продукта первой ступени во вторую ступень осуществляют двумя потоками, один иэ которых направляют на теплообмен в головную часть второй ступе и 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 бар.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 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.104646 оставитель А. Никитиехред М.Моргентал Корректор Л, Бес Редактор Н. Яцола Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 73 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5