Способ разделения углеводородных газови установка для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 030),77 (23) 2436489/23-26 (51)М. Кл. Р 25 У 3/00 Р 25 В 9/02 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300781 4 ЩП цВ.И.Широков, Г.Г.Малютин, И.И.Мишиев, Ц.Н.КошкТГн";=Ф.С.Абдуллаева, А.К.Стукаленко, Ю.В.Сацельев:=," ;-, -и А Н Новичков 33 .гЬ(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к холодиль ной технике, касается разделения уг леводородных газов, которые могут быть широко применены в различных отраслях промышленности, особенно химической.Известен способ разделения газов при производстве этилена и пропилена, включающий ступенчатое охлаждение, дросселирование и сепарацию разделяемого газа с использованием газовых холодильных машин на различных отрицательных температурах в сочетании с абсорбционными холодильными машинами 1 . 15Недостатком известного способа Гявляется неполное использование внутренних энергетических ресурсов сжатого технологического газа, что при" водит к потере энергии при дроссели О ровании газов в технологическом процессе.Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию разделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметанизацию конденсата с выделением метановодородной фракции, охлаждение ЗО и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части с получениемхолодного и теплового. потоков. указанный способ осуществляют в известнойустановке, включающей последовательно соединенные теплообменники, холодильники и сепараторы, деметанизатор, конденсатор сепаратор орошения и вихревую трубу. Способ разделения и установка для его осуществления позволяют частично утилизироваЪь холод, содержащийся в отходящих газах деметанизатора 2 .Недостатком известного способа иустановки для его осуществления является то,что одноступенчатое расширение снижает холодопроизводитель -ность установки и не позволяет полностью использовать энергию расширяющегося газа, так как тепловый поток, выходящий из вихревой трубы,несет в себе значительные запасыэнергии, которые не используются длядальнейшего получения холода. Крометого, коэффициент извлечения этилена в таком процессе не превышает98 вес. Ъ,Цель изобретения - снижение потери этилена при разделении углеводородных газов и повышение экономичности.Указанная цель достигается тем,что в известном способе разделенияуглеводородных газов, включающемступенчатое охлаждение и сепарациюгазделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметаниэацию конденсата с выделениемметано-водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкойчасти на орошение и расширение газообразной части.с получением холодногои теплого потоков, холодный потокпредварительно подогревают, смешивают с тепловым потоком и подвергаютповторному расширению. 15Укаэанная цель достигается такжетем, что установка для осуществленияспособа разделения углеводородных:газов, включающая последовательносоединенные теплообменники, холодиль Оники и сепаратор, деметанизатор, конденсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, снабжена второй вихревой трубой, установленной между первой трубой и теплообменниками и соединенной с помощью трубопроводов сконденсаторами,На чертеже изображена схема предлагаемой установки получения холодадля разделения углеводородных газовпри производстве этилена и пропилена.Установка состоит из ряда последовательно соединенных многопоточныхтеплообменников 1-4,холодильников5-8 и сепараторов 9-12,деметанизатора 13, с которым соответственно соединены жидкостные части сепараторов9-12. Верхняя часть деметаниэатора13 соединена с конденсатором 14 исепаратором 15 орошения, жидкостнаячасть кбторого соединена с деметанизатором 13, а газовая часть - свихревой трубой 16. Холодный конецвихревой трубы 16 через конденсатор14, а теплый напрямую соединены свихревой трубой 17, Холодный конецтрубы 17 через. конденсатор 14, атеплый конец напрямую соединены соответственно с теплообменниками холодильного цикла 4 и 3,В схеме указаны следующие потоки:1 - исходная газовая смесь, П-епитание деметаниэатора,Ш-е питаниедеметанизатора, 1 У - 3-е питание деметанизатора, У - 4-е питание деметанизатора, У 1 - гаэ, направляемый в блоквыделения водорода, у 11 - верхний про-ф 5дукт Феметанизатора, УШ - орошениедеметаниэатора, 1 Х - холодный потоквихревой трубы 16, Х - тепловый потоквихревой трубы 16, Х 1 - холодный поток вихревой трубы 17, Х 11 - теплый. 0поток вихревой трубы 17, ХШ - кубовыйпоток деметаниэатора. Рассмотрим, например, описание способа разделения углеводородных газов 65в процессе выделения.этилена и пропилена.Исходную углеводородную газовую емкость 1, сжатую до 35-39 ата, направляют на охлаждение в теплообменник обратных потоков 1, затем в холодильник 5, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при -18 оС, Углеводородную газовую смесь частично конденсируют и после разделения в сепара торе 9 направляют жидкую часть при "15 ОСна питание в деметанизатор 13 (поток П), газообразную часть - на дальнейшее охлаждение последовательно в теплообменник 2 и холодильник б, охлаждаемый жидким пропиленом, кипящим при -37 еС. Парожидкостную смесь в сепараторе 10 разделяют на жидкость, которую в виде питания направляют в деметанизатор 13 (шток Ш) и,на газообразную часть, направляемую на дальнейшее охлаждение в теплообменник 3, холодильник 7, который охлаждается жидким этиленом, кипящим при -55 оС, и разделяется в сепараторе 11. Из сепаратора 11 жидкость направляют в деметанизатор 13 (поток.1 У), газы направляют на дальнейшее охлаждение в холодильник 8 и теп лообменник 4. В холодильнике 8 газы охлаждаются жидким этиленом, испаряющимся при -98 ОС. В теплообменнике 4 газы охлаждаются до -100 оС и их направляют в сепаратор 12. Жидкость из сепаратора 12 (поток У) частично испаряется в теплообменнике 4, нагревается до -90 ОС и поступает на питание деметаниэатора 13, а газообразную часть направляют на дальнейшее охлаждение в узел выделения водорода (поток У 1), Из деметанизатора 13 пары метана и водорода с примесью этилена поступают в конденсатор 14, охлаждаемый холодильными потоками вихревых .труб 16 и 17. В сепараторе 15 парожидкостную смесь разделяют на жидкость, которую с температурой -125 в .-130 оС направляют на орошение деметанизатора 13 и на гаэ, который поступает на первую ступень расширения с 32-36 ата до 15-18 ата в вихревой трубе 16 охлаждаясь при этом до -140 - -150 С, Холодный поток после вихревой трубы 16 направляют в конденсатор 14, где нагретый до -130 - -135 оС соединяют с теплым потоком вихревой трубы 16 и направляют на вторую ступень расширения в вихревой трубе 17. Во второй ступени газы расширяют,с 15-18 ата до 4-5 ата и они охлаждаются до -140- -150 С. Холодный поток из вихревой трубы 17 направляют в конденсатор 14 и нагретый до -130 - -135 оС поступает на последовательное охлаждение теплообменников 4, 3, 2 и 1, Тепловый поток вихревой трубы 17 с температурой -105 С направляют на последователь 0ное охлаждение теплообменников 3,2 и 1, затем нагретый до +15 ОС поступает в топливную сеть установки.Таким образом, в предлагаемомспособе производства холода для разделения газов при производстве этилена и пропилена холод при +б, -18 и-37 ОС производят с помощью пропиленового холодильного турбокомпрессора,холод при -55, -70, -98 ОС вырабатывают в этиленовом холодильном компрессоре, холод при -140 - -150 оС вырабатывают в вихревых трубах придвухступенчатом расширений технологического продукта,Пример выполнения предлагаемого способа иллюстрируется таблицей (номера потоков соответствуют описанию и. приведеной схеме)Применение предлагаемого способа получения холода для разделения газов позволяет по сравнению с существенными способами эффективнее использовать энергетические ресурсы установки, сократить расход электроэнергии на производство холода, увеличить процент извлечения основного технологического продукта (этилена) из сырья.- %- Ю 1 л фФ СО СО О % о о осо 1 о 1 сй о 1111 Ю сг 1 с 3 н Ю сг 1 сУ 1 о сч х 1сл сс Оо ОЪ сО уф фс сч о сО фг- ЪСО .в сч О Ъ о о1 с 1 1 о сс851031 12 формула изобретения Составитель В.ИвочкинЛембак Техред А,СавкаКоррект Редакт утяга Тираж 566осударственного клам изобретений ива,Ж в : 35, Раушска Вака 300/50ВНИИПИпо д13035, Мо Подписнотета СССРкрытийаб., д. 4/ ПП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектна ли 1. Способ разделения углеводородных газов, включающий ступенчатое охлаждение и сепарацию разделяемого газа с получением газообразного продукта и конденсата, деметанизацив конденсата с выделением метана - водородной фракции, охлаждение и сепарацию ее с подачей жидкой части на орошение и расширение газообразной части с получением холодного и теплого потоков, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,. с целью снижения потерь этилена и повышения экономичности, холодный поток, полученный после расширения, используют для охлаждения прямого 15 потока газа, после чего смешивают с теплым потоком и подвергают повторному расширению.1 2. Установка для осуществленияспособа по п. 1, включающая последовательно соединенные теплообменники, холодильники и сепараторы,деметаииэатор, конденсатор, сепаратор орошения и вихревую трубу, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что онаснабжена второй вихревой трубой,установленной между первой трубойи теплообменниками, и соединеннойс помощью трубопроводов с конденсаторами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2190554, кл. Р 25 В 25/02от 1975 г,2. Мартынов А.В. и др. Что такоевихревая труба М.,.Энерния, 1976,с. 144.