Способ деметанизации пирогаза

(55 С 10 6 5 ПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТ ИЯ К АВТ астомеров при ческом инстиюков, Ч.Е.Паович, Ю,А,ЕгоГ.Воронкова ельство СС5/06. 1977,(54) СПОСЗА(57) Ис ололефиновподвергаю ют ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Центр по разработке эКазанском химико-технологтуте им, С,М,Кирова(56) Авторское свидетМ 857226, кл. С 10 0Патент СШАК. 2880592, кл. 62-25. 1959. ОБ ДЕМЕТАНИЗАЦИИ ПИР зование; производство низших Сущность изобретения; пирогаз т многоступенчатому .охлаждеИзобретение относится к способу деметанизации пирогаза и может быть использовано в производстве низших олефинов в химической и нефтехимической промышленности,Известен способ деметанизации пирогаза путем низкотемпературной ректификации, двухступенчатой конденсации отходящих.с верха ректификационной колонны паров, сепарации жидкой и газовой фаз после каждой ступени конденсации с последующим возвратом жидкой фазы на ректификацию в качестве флегмы двумя потоками, используя в качестве первого потока жидкую фазу первой ступени конденсации и в качестве второго потока - жидкую фазу нию и конденсации в теплообменниках с использованием в них пропиленового и этиленового холода и холода обратных потоков. Образующиеся конденсат и газ подвергают сепарации в сепараторе, Поступающий из сепаратора в деметанизатор конденсат подвергают ректификации, Отходящие с верха деметанизатора газы подвергают одноступе атой конденсации, сепарации жидкой и газовой фаз во флегмовой емкости, возвращают жидкую фазу в дефлегматор в виде флегмы. Метанводородную фракцию предварительно нагревают теплообменом с обратными потоками и используют в качестве рабочего газа в турбодетандере, Турбодетандер используют одновременно в качестве привода компрессора и генератора электроэнергии. Скомпримированные и отработанные в У турбодетандере газы подают в топливную Ссеть. 1 ил. второи ступени при объемном соотношении 1,5;3-1 и поддержании температуры первого потока в пределах минус 80 - . минус 90 С и второго потока минус 90 - минус 120 С,Известен также способ деметанизации пирогаза путем последовательного охлаждения и конденсации его, четырехступенчатой сепарации полученного конденсата и газа, с последующей ректификацией поступающего из сепараторов по четырем линиям питания в деметанизатор углеводородного конденсата с использованием для охлаждения газа перед четвертой ступенью конденсации турбодетандера,Недостатками известнь б ля ся неэффективноеэнергии сжатого газа и высокие потери этилена с метанводородной фракцией.Цель изобретения - снижение энергетических затрат и уменьшение потерь этилена с метанводородной фракцией,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу деметанизацию пирогаза , осуществляют путем многоступенчатого охлаждения и конденсации в теплооменниках с использованием в них пропиленового и этиленового холода и холода обратных потоков, последующей сепарации образующегося конденсата и газа в сепараторах, ректификации поступающего из сепараторов в деметанизатор конденсата, одноступенчатой конденсации отходящих с верха деметанизатора газов; сепарации жидкой и газовой фаз во флегмовой емкости с возвратом жидкой фазы в дефлегматор в виде флегмы и использованием газовой фазы - метанводородной фракции в качестве рабочего газа в турбодетандере для ее охлаждения, при этом газовую фазу предварительно нагревают теплообменом с обратными потоками, турбодетандер используют одновременно в качестве привода компрессора, предназначенного для компримирования метанводородной фракции после испарения и нагрева в теплообменниках обратных потоков, и генератора электроэнергии с подачей скомпримированных и отработанных в турбодетандере газов в топливную сеть.На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ.Пирогаз по трубопроводу 1 поступает в последовательно работающие холодильники 2, 3, 4, 5 и трех- и односекционные теплообменники 6 и 6 Обратных потоков, где за счет пропиленового и этиленового холода и холода обратных потоков метанводородной фракции происходит охлаждение и частичная конденсация пирогаза, Смесь газа и конденсата после каждой ступени охлаждения и конденсации поступает в сепараторы 7-11, установленные соответственно после холодильников 2 и 3, первой секции теплообменника 6 и холодильника 4, второй секции теплообменника 6 и холодильника 5, третьей секции теплообменника 6, односекционного теплообменника 6. Полученный в первых четырех сепараторах конденсат по четырем линиям питания поступает в деметанизатор 12, где при давлении 3,0-3,5 МПа (31-36 кгс/см 2) и температуре куба 0-20 С и верха минус 80 - минус 90 С производится выделение из углеводородного конденсата метанводородной фракции, Пары с верха деметаниэатора (водород и метан с примесью этилена) поступают в дефлегматор 13, где за счет холода этилена-хладагента происходит частичная конденсация. Парожидкостная смесь из дефлегматора поступает во флегмовую емкость 14, где происходит разделение ее на жидкостную и 5 газовую фазы. Полученный конденсат насосом 15 подается в деметанизатор в виде флегмы, а часть его используется в качестве хладагента в теплообменнике 6 обратных потоков. Газообразная метан водородная 10 фракция из флегмовой емкости направляется в теплообменник 6 обратных потоков, где за счет тепла прямого потока пирогаза нагревается до температуры минус 50 С и поступает на прием турбодетандера 16. В 15 турбодетандере происходит расширение газа при снижении давления с 2,5 МПа (25 кгс/см ) до 0,5 МПа (5 кгс/см ), за счет чего снижается его температура с минус 50 до минус 100 С. Выходящий из турбодетанде ра газ направляется в теплообменник 6 обратных потоков, где отдает свой холод прямому потоку пирогаза, и поступает в теплообменник 17, где он нагревается, переохлаждая при этом пропилен-хладагент перед 25 подачей его потребителем, и отводится потрубопроводу 18 в топливную сеть установки, Жидкая метанводородная фракция из сепаратора 11 пятой ступени направляется в теплообменник 7, где за счет испарения 30 при давлении 0,05 МПа (0,5 кгс/см ) проис 2ходит охлаждение прямого потока газа, и далее проходит три секции теплообмен ника 6 и односекционный теплообменник 17, где она нагревается соответственно прямым 35 потоком пирогаза и пропиленом-хладагентом. Газообразная метанводородная фракция после теплообменника 17 подается на прием компрессора 19, приводом которой служит турбодетандер 16, Скомпримиро ванный до давления 0,5 МПа (5 кгс/см газ2)вместе с метанводородной фракцией от турбодетандера по трубопроводу 18 направляется в топливную сеть установки, Газообразная водородная фракция из сепа ратора пятой ступени после нагрева в трех-.секционном теплообмен нике 6 и односекционном теплообменнике 17 направляется потребителям для использования в процессах гидрирования и 50 гидродеалкилироеания, В комплект турбодетандера и компрессора входит также генератор 20, связанный с ними через редуктор 21, При этом изменения нагрузки на турбодетандер и компрессор компенси руются изменением нагрузки на генератор,за счет чего изменяется количество вырабатываемой электроэнергии.П р и м е р 1. Пирогаз с расходом 15 т/чпоступает в узел деметанизации пирогаза с давлением 3,8 МПа (39 кгс/см ) и темпера 2турой 10 С. Состав пирогаза следующий, мас.%;Н 2 1.5 СО 0,2 СН 4 20,0 СгНг 0,5 С 2 Н 4 42,3 С 2 Н 6 9,6 СЗН 6 18,4 СзН 8 0,6 С 4 Н 6 2,9 С 4 Н 8 2,8 С 4 Н Ю 0,2 С 5+ 6,8 Температура газа и конденсата после захолаживания в теплообменниках пропиленового и этиленового холодильных циклов и теплообменника обратных потоков по ступеням сепарации составляет1-я ступень минус 25 С2-я ступень минус 65 С3-я ступень минус 95 С4-я ступень минус 125 С5-я ступень минус 160 СОбразующийся. конденсат из сепараторов первых четырех ступеней подают в деметанизатор. Давление в деметанизаторе составляет 3,5 МПа (36 кгс/см ), температура верха - минус 85 С, куба - 5 С. Отходящие с верха деметанизатора газы подвергают одноступенчатой конденсации, Полученный конденсат из флегмовой емкости подают в виде флегмы в деметанизатор с расходом 10 т/ч. Часть конденсата в количестве 5 т/ч направляют в теплообменники обратных потоков для охлаждения пирогаза, за счет чего происходит его испарение и последующий нагрев газа, после чего его направляют в топливную сеть установки, Состав этого газа следующий, мас,%; Н 2 0.1: СО 0,2; СН 4 98,2; С 2 Н 4 1,5,В качестве рабочего газа турбодетандера используют газовую фазу из флегмовой емкости деметанизатора после нагрева в теплообменнике обратных потоков до температуры минус 50 С, поступающую на ее прием при давлении 2,5 МПа (25 кгс/см ) с расходом 13 т/ч и имеющую в своем составе следующие компоненты, мас.%: Н 2 0,9; СО 0,5; СН 4 97,6; С 2 Н 4 1,0, Выходящий из турбодетандера газ, температура которого составляет минус 100 С и давление 0,5 МПа (5 кгс/см ), нагревается в теплообменниках обратных потоков до 5 С, Турбодетандер, являющийся одновременно приводом мета- нового компрессора и генератора, развивает при этом мощность 0,6 МВт,Конденсат последней ступени конденсации пирогаза - метанводородная фракция - после испарения и нагрева в5 10 15 теплообменниках обратных потоков до температуры 5 С при давлении 0,03 МПа (0,3 кгс/см ) с расходом 3 т/ч поступает на прием метанового компрессора и имеет в своем составе следующие компоненты, мас.%: Н 2 0,8 СО 1,5; СН 4 95,9; С 2 Н 4 1,8; Скомпримированный до давления 0,5 МПа (5 кгс/см ) газ и отработанный газ турбодетандера после нагрева отводят в топливную сеть, Потребляемая компрессором мощность составляет 0,45 МВт.Избыточную мощность турбодетандера, которая составляет 0,1 ЫВт, используют для загрузки генератора.Потери этилена с метанводородной фракцией составляют 0,26 т/ч.Содержание метана в кубовом продукте деметанизатора составляет 0,3 мас.%. 20 25 30 35 40 45 50 55 Затраты тепловой энергии на деметанизацию пирогаза составляют 38 ГДЖ/ч (9,1Гкал/ч),П р и м е р 2. Деметанизацию пирогазаосуществляют при тех же условиях, что и впримере 1, однако расход метанводороднойфракции, поступающей на прием метанового компрессора, составляет 2,5 т/ч, а наприем турбодетандера - 13,5 т/ч. Потребляемая компрессором мощность составляет0,35 МВт, а вырабатываемая турбодетандером - 0,65 МВт,За счет наличия на турбодетандере избыточной мощности загрузка генераторасоставляет 0,25 МВт.Затраты тепловой энергии на деметанизацию пирогаза составляет 38,4 ГДж/ч (9,2Гкал /ч),П р и м е р 3, Деметанизацию пирогазаосуществляют при тех же условиях, что и впримере 1, но температура метанводородной фракции на приеме турбодетандера составляет минус 30 С, а на выходе из него -минус 85 С, Развиваемая турбодетандероммощность составляет 0,65 МВт.За счет наличия на турбодетандере избыточной мощности загрузка генераторасоста вл я ет 0,15 М Вт.Затраты тепловой энергии на деметанизацию пирогаза составляют 38,4 ГДж/ч (9,2Гкал/ч),П р и м е р 4 (по прототипу), Пирогаз срасходом 115 т/ч поступает в узел деметанизации при давлении 3,8 МПа (39 кгс/см )и температуре 10 С. Состав пирогаза такойже как и в примере 1,Температура газа и конденсата послезахолаживания в теплообменниках пропиленового и этиленового холодильных циклов и теплообменниках обратных потоковпо ступеням сепарации составляет:1-я ступень минус 30 С1740399 40 50 55 2-я ступень минус 70 С3-я ступень минус 95 С4-я ступень минус 150 СОбразующийся конденсат из сепараторов четырех ступеней подают в деметанизатор. Давление в деметанизаторе составляет2,5 МПа (25 кгс/см ), температура верха -минус 95 С, куба - минус 5 С. Отходящие с.верха деметанизатора газы подвергают одноступенчатой конденсации; Полученный 10конденсат из флегмовой емкости подают ввиде флемы в деметанизатор с расходом 18т/чОхлаждение газа между 3-й и 4-й ступенями производят с помощью турбодетандера; при этом расход газа составляет 20 т/ч,температура на входе минус 95 С, на выходе - минус 150 С, давление на входе - 3,6МПа (37 кгс/см ), на выходе - 2,5 МПа (25кгс/см ). Развиваемая турбодетандером 20мощность составляет 0,3 МВт.Газообразную метанводородную фракцию, выходящую из флегмовой емкости деметанизатора, после нагрева до 10 С придавлении 0,5 МПа (5 кгс/см ) с расходом 22 25т/ч направляют в топливную сеть. Состав ееследующий, мас,%: Н 2 1,2; СО 1,0; СН 4 94,3;С 2 Н 4 3,5,Потери этилена с метанводороднойфракцией составляют 0,8 т/ч. 30Содержание метана в кубовом продуктедеметанизатора составляют 0,3 мас, ,Затраты тепловой энергии на деметанизацию пирогаза составляют 42,2 ГДЖ/ч(10,1 Гкал/ч). 35Использование потенциальной энергиисжатого пирогаза, компримирование метанводородной фракции компрессором, приводимым в действие турбодетандером, использование дополнительного холода, получаемого при расширении газа в турбодетандере, а также выработка генератором электроэнергии, загрузку которого регулируют в зависимости от наличного резерва мощности турбодетандера, дает экономию энергии в количестве 4,2 ГДж/ч (1 Гкал/ч). Кроме того, при этом обеспечивается снижение потерь этилена с метанводородной фракции с 0,8 до 0,2 б т/ч.Формула изобретения Способ деметанизации пирогаза путем многоступенчатого охлаждения и конденсации в теплообменниках с использованием в них пропиленового и этиленового холода и холода обратных потоков, последующей сепарации образующегося конденсата и газа в сепараторах, ректификации поступающего из сепараторов в деметанизатор конденсата, одноступенатой конденсации отходящих с верха деметанизатора газов, сепарации жидкой и газовой фаз во флегмовой емкости с возвратом жидкой фазы в деметанизатор в виде флегмы и использованием газовой фазы - метан-водородной фракции в качестве рабочего газа в турбодетандере для ее охлаждения и в компрессоре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергетических затрат и снижения потерь этилена, газовую фазу предварительно нагревают теплообменом с обратными потоками, турбодетандер используют одновременно в качестве привода компрессора и генератора электроэнергии с подачей скомпримированных и отработанных в турбодетандере газов в топливную сеть.10 1740399 Составитель П,Ф,АвдонинТехред М,Моргентал Корректор О. Ципл актор Т,Лазаренко водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аз 2050 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5