Способ выделения фракции углеводородов c2+b из природного газа

 

Область применения: изобретение относится к переработке газа, в частности к процессам выделения фракции C_2+B из природного газа. Сущность изобретения: способ выделения фракции углеводородов C_2+B из природного газа, включающего две стадии охлаждения сжатого природного газа, разделение газо-жидкостного потока после второй стадии охлаждения на жидкую фазу, подаваемую на ректификацию, и газовую фазу, подвергаемую дросселированию, а затем ректификациии, и дросселирование головного продукта стадии ректификации, в котором для повышения выхода целевого продукта, первую стадию охлаждения осуществляют до 234 К, полученный газо-жидкостной поток разделяют на жидкую фазу, подаваемую после дросселирования на ректификацию, и газовую фазу, которую подают на вторую стадию охлаждения до температуры 214 К, причем дросселирование головного продукта ректификации осуществляют после его теплообмена со сжатым природным газом на первой стадии охлаждения с последующим его повторным пропусканием через эту стадию. 2 ил.

Изобретение относится к переработке газа, в частности к процессам выделения фракции C_2+B из природного газа.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта.

Осуществление способа поясняется схемами, представленными на фиг. 1 и 2.

Согласно схеме, представленной на фиг. 1, предварительно очищенный и сжатый природный газ, имеющий температуру окружающей среды подают по трубопроводу 1, охлаждают в теплообменнике 2 до около 230 К и затем подают по трубопроводу 3 в первый сепаратор 4 для выделения образовавшегося при теплообмене продукта конденсации. Конденсированные компоненты, в основном высококипящие компоненты природного газа, отводят по трубопроводу 5, расширяют в клапане 6 до ректификационного давления и подают в среднюю зону ректификационной колонны 7. Из сепаратора 4 отводят по трубопроводу 8 неконденсированные компоненты природного газа, далее охлаждают в теплообменнике 9 до 210 К и затем подают по трубопроводу 10 во второй сепаратор 11. Конденсированные во втором теплообменнике компоненты подают по трубопроводу 12 и дроссельному клапану 13 в верхнюю зону ректификационной колонны 7. Неконденсированные компоненты природного газа отводят из сепаратора 11 по трубопроводу 14 и расширяют в турбине 15 до давления ректификации. При расширении природный газ охлаждается до приблизительно 170 К, вследствии чего получается максимальный холод для ректификации, а расширенную фракцию подают в верхнюю часть ректификационной колонны 7 по трубопроводу 16. Получаемую при ректификации кубовую /углеводородную/ фракцию отводят по трубопроводу 17. В верхней части ректификационной колонны 7 получают в основном свободную от углеводородов C₂₊ фракцию, которую отводят по трубопроводу 18 и нагревают в теплообменниках 9 и 2 охлаждаемым природным газом до температуры входа природного газа. Затем нагретый газ поступает по трубопроводу 19 во вторую расширительную турбину 20, где он расширяется в основном от ректификационного давления до более низкого давления. При расширении, осуществляемом от 17 до 4,5 бар, газ охлаждается до 230 К и снова подают по трубопроводу 21 через теплообменник 2, где он в основном используется для предварительного охлаждения природного газа и подают потребителю по трубопроводу 22. Для повышения эффективности предварительного охлаждения природного газа в теплообменнике 2 и для обогрева нижнего участка ректификационной колонны 7 предусмотрено, что обратный поток с первой тарелки отводят по трубопроводу 23 и после нагрева в теплообменнике 2 рециркулируют опять в куб по трубопроводу 24 и что осуществляется дальнейший теплообмен фракцией, отводимой по трубопроводу 25 из нижней части ректификационной колонны 7, которую затем рециркулируют 6 ректификационную колонну по трубопроводу 26. Кроме того, для ректификационной колонны 7 предусмотрен еще промежуточный обогрев. Для этого из верхней части отводят жидкость по трубопроводу 27 и после нагрева в теплообменнике 9 ее рециркулируют по трубопроводу 28. Получаемый в теплообменнике 9 из этого потока холод также передается охлажденному природному газу.

Изображенная на фиг. 2 схема отличается от предыдущей тем, что получаемый во втором сепараторе 11 продукт конденсации не подают непосредственно в ректификационную колонну 7, а его сначала переохлаждают в теплообменнике 9. После расширения в дросселе 13 до давления в ректификационной колонне 7 продукт конденсации подают в верхнюю часть ректификационной колонны, причем место его подачи расположено над местом подачи газа, расширенного в турбине 15 и подаваемого по трубопроводу 16. Подача переохлажденного продукта конденсации в верхнюю часть ректификационной колонны приводит к тому, что из отходящего в верхнюю часть колонны пара дополнительно вымывают от углеводородов С₂₊, так что выход продукта повышается. Однако если требуется поддерживать выход у/в С_2+B на постоянном уровне, то предлагаемый способ обеспечивает более оптимальный режим работы турбины, т.к. она может работать при незначительно более высокой температуре, что приводит к более высокой производительности и к более низкому давлению.

Пример.

Процесс проводят на установке, представленной на фиг. 2.

При этом по трубопроводу 1 подают при 311 К после его сжатия до 51,4 бар очищенный природный газ, содержащий 78,3 мол метана, 7,3 этана, 7,9 пропана, 3,6 бутана, 1,8 углеводородов С₅₊, 0,9 азота и 0,18 двуокиси углерода. После охлаждения в теплообменнике 2 до 234 К получают продукт конденсации, содержащей кроме 44,2 метана и по 0,2 азота и двуокиси углерода также углеводороды С_2+В. Несконденсированные компоненты, имеющие концентрацию метана больше 91 охлаждают в теплообменнике 9 до 214 К. Полученный при этом продукт конденсации содержит 64 метана, по 0,3 азота и двуокиси углерода и кроме того большинство нескондесированных углеводородов С₂₊. Этот продукт переохлаждают в теплообменнике 9 и после расширения до ректификационного давления 17 бар подают при 172 К в верхнюю часть ректификационной колонны 7. Получаемую в сепараторе 11 газовую фракцию с количеством С₂₊ только 5,3 расширяют в турбине 15 до давления 17 бар, причем на выходе из турбины температура составляет 174 К.

В кубе ректификационной колонны 7 получают при 299 К фракцию С_2+В, загрязненную только 0,7 метана и 0,4 двуокиси углерода. Выход С₂₊ составляет 96,5 Отводимая из верхней части ректификационной колонны 7 фракция содержит 97,3 метана и кроме того, только 1,3 этана, 0,1 пропана, 0,1 двуокиси углерода и 1,2 азота. После нагрева в теплообменниках 9 и 2 до 304 К этот газ подают в турбину 20 при давлении 16,6 бар и расширяют до 4,3 бар, причем температура падает до 234 К. После повторного нагрева в теплообменнике 2 этот газ отводят при 304 К и при давлении 4 бар. Мощность турбины 15 или 20 составляет 208 или 472 кВт. Эту энергию можно использовать, например, для сжатия природного газа перед его разложением.

Данный способ позволяет повысить степень выделения фракции C₂₊ с 90 /по прототипу/ до 96-97 об.

Формула изобретения

Способ выделения фракции углеводородов C_2+В из природного газа, включающий две стадии охлаждения сжатого природного газа, разделение газожидкостного потока после второй стадии охлаждения на жидкую фазу, подаваемую на ректификацию и газовую фазу, подвергаемую дросселированию, а затем ректификации, и дросселирование головного продукта стадии ректификации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, первую стадию охлаждения осуществляют до 234К, полученный газожидкостной поток разделяют на жидкую фазу, подаваемую после дросселирования на ректификацию, и газовую фазу, которую подают на вторую стадию охлаждения до температуры 214К, причем дросселирование головного продукта ректификации осуществляют после его теплообмена со сжатым природным газом на первой стадии охлаждения с последующим его повторным пропусканием через эту стадию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2