Способ получения концентрата ксенона и криптона



Способ получения концентрата ксенона и криптона
Способ получения концентрата ксенона и криптона
Способ получения концентрата ксенона и криптона
B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2685138:

Нестеренко Андрей Александрович (RU)
Гузеев Виталий Васильевич (RU)

Изобретение относится к технологическим процессам получения инертных газов и может быть использовано для получения концентрата ксенона и криптона из природного газа, в том числе из попутного нефтяного газа и угольного газа. Способ осуществляется путем подачи в реактор одновременно природного газа и диспергированной воды, где создают термобарические условия для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона. Далее подвергают их разложению с образованием концентрата ксенона и криптона, причем термобарические условия по давлению создают в интервале от 0,1-20 МПа, а по температуре в интервале от -10 до +20°C (от 263 до -293 К). Кроме того, диспергированную воду в твердой фазе подают в реактор сверху, формируя встречные потоки диспергированной воды и природного газа, или тангенциально. Технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта - концентрата ксенона и криптона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологическим процессам получения инертных газов и может быть использовано для получения концентрата ксенона и криптона из природного газа, в том числе, из попутного нефтяного газа и угольного газа.

Известен газогидратный способ разделения смеси газов [RU 2329092, С2, B01D 57/00, F25J 3/00 20.07.2008], включающий ступенчатый процесс гидратации компонентов-газов исходной газовой смеси, различающиеся термобарическими условиями образования газовых гидратов, с последующим ступенчатым процессом дегидратации с выделением отдельных компонентов-газов из газовой смеси, при этом исходную газовую смесь с компонентами-газами подают на первую ступень многоступенчатого компрессора, где ее сжимают при давлении Р1, равном давлению гидратообразования первого компонента газа, затем ее отправляют в реактор, где происходит образование газовых гидратов при взаимодействии первого компонента-газа с водой, далее в первом циклоне газовые гидраты отделяют и направляют на дегидратацию в первую емкость для выделения первого компонента-газа, непрореагировавшую газовую смесь с оставшимися компонентами-газами из первого циклона подают на вторую ступень многоступенчатого компрессора, где ее сжимают при давлении Р2, затем ее отправляют во второй реактор, где происходит образование газовых гидратов при взаимодействии второго компонента-газа с водой, далее во втором циклоне газовые гидраты отделяют и направляют на дегидратацию во вторую емкость для выделения второго компонента-газа, непрореагировавшую газовую смесь с оставшимися компонентами-газами из второго циклона подают на следующую ступень многоступенчатого компрессора, и цикл вновь повторяют, выделяя остальные компоненты-газы при условии, что давление на каждой последующей стадии выше давления на предыдущей ступени, при этом процесс разделения газовой смеси, у которой размер молекул не превышает, проводят непрерывно при постоянном ее поступлении в многоступенчатый компрессор.

Это техническое решение позволяет организовать непрерывный технологический процесс разделения газовой смеси и получать отдельные компоненты-газы с высокой степенью чистоты.

Однако известный способ отличается относительно высокой сложностью.

Известен также способ получения концентрата инертных газов [RU 2466086, С2, C01В 23/00, B01D 53/00, 10.11.2012], предусматривающий получение концентрата инертных газов из сырья в виде газовой смеси, в качестве которой используют природные горючие смеси, добываемые на месторождениях из группы газовые, газоконденсатное, нефтегазоконденсатное, нефтегазовое, газонефтяное, нефтяное, угольное, газогидратное, причем получение концентрата инертных газов осуществляется на, по меньшей мере, одном этапе от извлечения на месторождении до завершения переработки, по меньшей мере, одним методом из группы: адсорбция, абсорбция, газовая диффузия, сопловой процесс, газовое центрифугирование, аэродинамическая сепарация, вихревой процесс, дистилляция, криогенная ректификация.

В частном случае получение ксенонового концентрата осуществляют или из промыслового природного газа, или из промыслового попутного нефтяного газа, или из промыслового попутного угольного газа. Кроме того, получение ксенонового концентрата осуществляют из, по меньшей мере, одного продукта промысловой подготовки и переработки из группы: из магистрального (очищенного) углеводородного газа, из осушенного углеводородного газа, из сухого отбензиненного газа (СОГ), из широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), из кислых газов установки очистки углеводородного газа от сероводорода, из отходящих газов блока получения серы, из отходящих (утилизируемых) газов установки очистки углеводородного газа от сероводорода, из очищенного от сероводорода углеводородного газа, из отходящих (утилизируемых) газов установки очистки углеводородного газа от диоксида и оксида углерода, из очищенного от диоксида и оксида углерода углеводородного газа, из отходящих (утилизируемых) газов установки очистки углеводородного газа от меркаптанов, сероуглерода и сероокиси углерода, из очищенного от меркаптанов, сероуглерода и сероокиси углерода углеводородного газа, из отходящих (утилизируемых) газов установки очистки углеводородного газа от азота, из очищенного от азота углеводородного газа, из газовой фракции после концентрирования углеводородных газов, из остаточных газов блока получения азота и гелия, из газовой фракции разделенной газоконденсатной жидкости, из газовой фракции углеводородного газа. При этом получение ксенонового концентрата осуществляют на газо- нефте- перерабатывающих мощностях, включая установки предварительной подготовки природного газа (УППГ), газоперерабатывающие заводы (ГПЗ), производства синтетических жидких углеводородов (включая технологии GTL), ожижительные газовые заводы (ОГЗ), на заводах по производству гелия из природного газа.

Недостатком этого технического решения является его относительно низкая эффективность, обусловленная относительно низким выходом целевого продукта.

Требуемый технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта - концентрата ксенона и криптона из природного или попутного нефтяного газа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения концентрата ксенона и криптона [RU 2640785, C1, С01В 23/00, F25J 3/00 B01D 53/00, 11.01.2018], основанный на подаче в реактор природного или попутного нефтяного газа, причем, одновременно с природным или попутным газом в реактор подают диспергированную воду и создают термобарические условия по давлению в интервале от 0,1 до 20 МПа и по температуре в интервале от -50 до +50°С для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона и подвергают их разложению с образованием концентрата ксенона и криптона.

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая эффективность, обусловленная относительно низким выходом целевого продукта. Это вызвано неустойчивостью сохранения воды в диспергированном виде при подач ее в реактор при требуемых термобарических условиях. Это не позволяет осуществлять и поддерживать эффективный контакт диспергированной воды и газа. Как следствие, возникает снижение интенсивности образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона, что, в конечном счете, приводит к неполному извлечению инертных газов из природного и попутного нефтяного газа.

Задача, которая решается в изобретении, направлена на повышение эффективности получения из природного или попутного нефтяного газа газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона путем создания условий для более высокого выхода целевого продукта.

Требуемый технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта - концентрата ксенона и криптона из природного или попутного нефтяного газа.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается, тем, что, в способе, заключающемся в том, что, в реактор подают одновременно природный или попутный нефтяной газ и диспергированную воду и создают термобарические условия для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона и подвергают их разложению с образованием концентрата ксенона и криптона, причем, термобарические условия по давлению создают в интервале от 0,1…20 Мпа, согласно изобретению, термобарические условия по температуре создают в интервале -10…+20°С (263…-293 К), причем, природный или попутный нефтяной газ подают в реактор снизу, а диспергированную воду подают в реактор сверху, формируя их встречные потоки, при этом, диспергированную воду подают в твердой фазе в виде льда или снега.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, газовые гидраты отбирают из реактора снизу, а природный или попутный нефтяной газ после взаимодействия с диспергированной водой в твердой фазе выводят сверху.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве диспергированной воды в твердой фазе в виде льда или снега используют воду, полученную после разложения газовых гидратов с последующим преобразованием в диспергированную воду в твердой фазе.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, природный или попутный нефтяной газ и диспергированную воду подают в реактор тангенциально.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 и фиг. 2 - примеры устройств для реализации предложенного способа;

на фиг. 3 - фазовая диаграмма для системы пропан - вода (избыток пропана), где указаны: I - газообразный пропан + вода; II - газообразный пропан + гидрат пропана; III - жидкий пропан + вода; IV - жидкий пропан + гидрат пропана; V - газообразный пропан + диспергированная вода в твердой фазе; VI - жидкий пропан + диспергированная вода в твердой фазе; зоны А, В, С, Д - области температур и давлений, где газовые гидраты пропана не образуются;

На фиг. 1 обозначены: 1 - теплообменник, 2 - реактор, 3 - емкость сепарпации.

На фиг. 2 обозначены: 4 - теплообменник, 5 - реактор, 6 - емкость сепарпации.

Предложенный способ получения концентрата ксенона и криптона реализуется следующим образом.

Природный газ направляют в реактор снизу, где создают термобарические условия образования газовых гидратов этана, пропана, изобутана, ксенона и криптона по давлению в интервале от 0,1…20 Мпа, по температуре - в интервале -10…+20°C (263…-293 К), Одновременно в реактор подается диспергированная вода в твердой фазе сверху или тангенциально к корпусу реактора. За время контакта диспергированной воды в твердой фазе в реакторе образуются газовые гидраты пропана, этана, ксенона и криптона. Образование газового гидрата метана не происходит и он остается в газообразном виде. Диспергированная вода в твердой фазе после контакта оседает внизу.

Полученные газовые гидраты содержат криптон и ксенон в концентрация больших, чем в исходном газе. Далее газовый поток, содержащий твердофазные гидраты газов, направляются в емкость, где при разложении газовых гидратов происходит выделение газов и воды. Вода, полученная после разложения газовых гидратов, может быть использована повторно с предварительным преобразованием в диспергированную воду в твердой фазе.

Указанный выше процесс в устройстве фиг. 1 реализуется следующим образом. В теплообменике 1 происходит образование мелкодисперсного снега. Он через шнек подается в реактор 2, в который поступает природный газ под давлением от 1 до 200 атмосфер. В первый момент времени происходит псевдоожижение снега, затем молекулы пропана, криптона, ксенона, этана, радона, изобутана, сероводорода внедряются в кристаллическую решетку снежинок, образуется газовые гидраты этих газов. Газовые гидраты оседают на дне реактора 2, затем через шнек поступают в ёмкость 3 сепарации, где происходит разрушение газовых гидратов с образованием воды и концентрата инертных газов (ксенона, радона и криптона). Концентрат идёт на дальнейшую переработку. Вода поступает в теплообменник 1 для образования льда.

Указанный выше процесс в устройстве фиг. 2 реализуется следующим образом. В теплообменике 4 происходит образование диспергированной воды в твердой фазе. Она через шнек подается в реактор 5, в который поступает природный газ под давлением от 1 до 200 атмосфер. Природный газ закручивается в реакторе и вступает во взаимодействие диспергированной водой в твердой фазе. Молекулы пропана, криптона, ксенона, этана, радона, изобутана, сероводорода внедряются в кристаллическую решетку диспергированной водой в твердой фазе, образуя газовые гидраты этих газов. Газовые гидраты оседают на дне реактора 5 и затем через шнек поступают в емкость 6 сепарации, где происходит разрушение газовых гидратов с образованием воды и концентрата инертных газов (ксенона, радона и криптона). Концентрат идет на дальнейшую переработку. Диспергированная вода поступает в теплообменник 4 для образования льда.

На фиг. 3 представлена фазовая диаграмма для системы пропан - вода (избыток пропана), где указаны: I - газообразный пропан + вода; II - газообразный пропан + гидрат пропана; III - жидкий пропан + вода; IV - жидкий пропан + гидрат пропана; V - газообразный пропан + диспергированная вода в твердой фазе; VI - жидкий пропан + диспергированная вода в твердой фазе; зоны А, В, С, Д - области температур и давлений где газовые гидраты пропана не образуются. Эти области интересны тем, что можно разделить воду и пропан при дальнейшем использовании пропана.

На Фиг. 4 - представлены термобарические условия образования газового гидрата ксенона, из которых следует, что давления, при которых образуются газовые гидраты пропана ксенона близки по значениям, поскольку пропан в газе является макрокомпонентом

Нетрудно видеть, что предложенный способ существенно увеличивает выход целевого продукта - концентрата ксенона и криптона из природного или попутного нефтяного газа, чем и достигается требуемый технический результат. Это вызвано тем, что уменьшается эффект неустойчивости сохранения воды в диспергированном виде при подач ее в реактор. Это позволяет осуществлять и поддерживать эффективный контакт диспергированной воды и газа. Как следствие, возникает повышение интенсивности образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона, что, в конечном счете, приводит к более полному извлечению инертных газов из природного и попутного нефтяного газа.

1. Способ получения концентрата ксенона и криптона, заключающийся в том, что в реактор подают одновременно природный газ и диспергированную воду и создают термобарические условия для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона и подвергают их разложению с образованием концентрата ксенона и криптона, причем термобарические условия по давлению создают в интервале от 0,1-20 МПа, отличающийся тем, что термобарические условия по температуре создают в интервале от -10 до +20°C (от 263 до -293 К), причем диспергированную воду подают в реактор сверху, формируя встречные потоки диспергированной воды и природного газа, или тангенциально, при этом диспергированную воду подают в твердой фазе.

2. Способ получения концентрата ксенона и криптона по п.1, отличающийся тем, что газовые гидраты отбирают из реактора снизу, а природный газ после взаимодействия с диспергированной водой в твердой фазе выводят сверху.

3. Способ получения концентрата ксенона и криптона по п.1, отличающийся тем, что в качестве диспергированной воды в твердой фазе используют воду, полученную после разложения газовых гидратов с последующим преобразованием в диспергированную воду в твердой фазе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам модернизации установок низкотемпературной сепарации природного газа и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ модернизации установки низкотемпературной сепарации газа, который заключается в установке на линии подачи газа входной сепарации в узел редуцирования дефлегматора, верхняя и нижняя части которого соединены с линией подачи газа низкотемпературной сепарации, а линия вывода флегмы соединена с линией подачи конденсата входной сепарации.

Изобретение относится к хранению сжиженного природного газа (СПГ), в частности к обеспечению сброса паров из резервуара СПГ, и может быть использовано в криогенной газовой промышленности.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для разделения газов с помощью обработки холодом, и может быть использовано на нефтяных месторождениях для создания мобильных модульных комплексов для разделения попутного нефтяного газа на газовый конденсат, который может быть компаундирован с минеральной нефтью, и на сухой газ, который может быть транспортирован в магистральный газопровод, либо полезно использован для собственных нужд, либо сожжен на факельной установке.

Раскрыты способ и устройство для компактной установки для обработки для улучшения выделения C2 (или C3) и тяжелых углеводородных компонентов из углеводородного газового потока.

Изобретение относится к способу удаления кислотных газов, прежде всего диоксида углерода и сероводорода, из богатой углеводородом фракции, прежде всего природного газа.

Изобретение относится к установкам низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности для разделения природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам.

Изобретение относится к области сжижения природного газа. Сжижающая система (1) для природного газа включает первый расширитель (3), который производит энергию посредством использования природного газа под давлением в качестве газообразного материала, первый охлаждающий блок (11, 12), дистилляционный блок (15), первый компрессор (4) для сжатия газообразного материала, из которого частично или полностью удалены тяжелые компоненты посредством дистилляционного блока, за счет использования энергии, производимой в первом расширителе, и сжижающий блок (21).

Изобретение относится к способу сепарации высококипящих и низкокипящих компонентов из обогащенного углеводородами сырья. Сырье (1) частично конденсируют (Е1, Е2) и путем ректификации (Т1) отделяют обогащенную высококипящими компонентами жидкую фракцию (8) (стадия сепарации 1).
Изобретение относится к газоперерабатывающей отрасли промышленности. Посредством фильтра проводят очистку природного газа от механических примесей и капельной жидкости.

Предложена установка (100) разделения воздуха для получения продукта, содержащего аргон, низкотемпературным разделением сжатого и охлажденного исходного воздуха и способы ее работы.
Изобретение относится к технологии получения тетрафторида ксенона, используемого в медицине в качестве дезинфицирующего средства, в синтезе кислородных соединений ксенона.
Изобретение относится к способу получения комплексного соединения гексафторида ксенона с тетрафторидом марганца состава 2XeF6×MnF4 и может применяться для синтеза кислородных соединений ксенона как основа средств для дезинфекции, стерилизации и детоксикации в области санитарии и медицины.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата включает подачу по линиям отдельных потоков криптоноксенонового концентрата из группы источников 1-3 и 4-5, их смешение соответственно в коллекторе 13, 12 с образованием суммарного потока криптоноксенонового концентрата в линии 17 и подачу его в устройство получения криптоноксеноновой смеси III, при этом дополнительно осуществляют сбор и смешение в коллекторе 18, 10 по крайней мере одного отдельного потока криптоноксенонового концентрата группы источников 6-7 и 8-9, удаленных от устройства получения криптоноксеноновой смеси III, с образованием общего потока криптоноксенонового концентрата, который инжектируют с помощью инжектора 22, дожимают в компрессоре 23, транспортируют по линии 24 к устройству получения криптоноксеноновой смеси III и перед подачей в устройство III смешивают в инжекторе 25 с суммарным потоком криптоноксенонового концентрата в линии 17, образуя итоговый поток криптоноксенонового концентрата 26, направляя общий поток криптоноксенонового концентрата в качестве рабочего потока, а суммарный поток криптоноксенонового концентрата - в качестве инжектируемого потока.

Изобретение относится к нефтегазовой и химической промышленности и касается способа обогащения гелием гелийсодержащего природного газа. Способ содержит этапы, на которых обеспечивают канал, выполненный в виде, по меньшей мере, одной винтообразной однообъёмной спирали, состоящей из, по меньшей мере, одного витка, вводят в канал в качестве основного потока гелийсодержащий природный газ, обеспечивают ламинарность основного потока, обеспечивают перераспределение гелия, содержащегося в основном потоке, посредством центробежной силы с насыщением гелием той части основного потока, которая расположена ближе к центру вращения потока, полностью отделяют часть основного потока, насыщенного гелием, от остального потока, содержащего тяжелые компоненты основного потока, с помощью перегородки такой формы и установленной в канале таким образом, что обеспечивается минимальное сопротивление движению потоков, обеспечивают ламинарность насыщенного гелием потока, обеспечивают перераспределение гелия, содержащегося в насыщенном гелием потоке, посредством центробежной силы с обогащением гелием той части насыщенного гелием потока, которая расположена ближе к центру вращения потоков, из насыщенного гелием потока отбирают обогащённый гелием поток, который проходит вдоль внутренней поверхности канала, ближайшей к центру вращения потоков, при этом отбор осуществляют, не нарушая ламинарность насыщенного гелием потока.

Изобретение относится к области разделения газовых смесей и может быть использовано в газовой, нефтяной и химической отраслях промышленности. Осуществляют трестадийную обработку гелийсодержащего природного газа.

Заявляемая группа технических решений относится к области мембранного газоразделения. Способ мембранного газоразделения, включающий сжатие исходной газовой смеси в ступенях компрессора, подачу газа из промежуточной ступени сжатия в газоразделительное устройство с мембранными элементами, разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат, повышение давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство и подачу пермеата в промежуточную ступень сжатия, предшествующую газоразделительному устройству, при этом давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством, часть пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, отводят через второе запорно-регулирующее устройство, часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства.

Изобретение относится к технологическим процессам получения инертных газов и может быть использовано для получения концентрата ксенона и криптона. Способ осуществляется путем подачи в реактор природного или попутного нефтяного газа, причем одновременно с природным или попутным газом в реактор подают диспергированную воду и создают термобарические условия по давлению в интервале от 0,1 до 20 МПа и по температуре в интервале от -50 до +50°С для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона.

Изобретение относится к области получения гелия из природного газа и может использоваться в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности и науке.

Изобретение относится к способу и системе для выделения гелия из природного газа в процессе высокого давления. Способ включает этапы, где пропускают поток сжатого природного газа высокого давления через холодильную камеру для конденсации по меньшей мере части потока сжатого природного газа с получением охлажденного потока, дозируют охлажденный поток в колонну криогенной отгонки, извлекают сырой гелиевый продукт из верхней части колонны криогенной отгонки и извлекают поток жидкого продукта из нижней части колонны криогенной отгонки.

Описаны способ и устройство для повышения степени извлечения гелия. Поток, содержащий гелий и по меньшей мере один способный окисляться компонент, вводят в зону окисления в присутствии кислорода для окисления способного окисляться компонента с образованием первого потока паров и первого потока жидкости.

Изобретение относится к способу сжатия и осушки сжатого газа и компрессорной установке с устройством для осушки сжатого газа. Устройство (6) для осушки содержит корпус (7), внутри которого находятся зона (8) осушки и зона (14) регенерации.

Изобретение относится к технологическим процессам получения инертных газов и может быть использовано для получения концентрата ксенона и криптона из природного газа, в том числе из попутного нефтяного газа и угольного газа. Способ осуществляется путем подачи в реактор одновременно природного газа и диспергированной воды, где создают термобарические условия для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона. Далее подвергают их разложению с образованием концентрата ксенона и криптона, причем термобарические условия по давлению создают в интервале от 0,1-20 МПа, а по температуре в интервале от -10 до +20°C. Кроме того, диспергированную воду в твердой фазе подают в реактор сверху, формируя встречные потоки диспергированной воды и природного газа, или тангенциально. Технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта - концентрата ксенона и криптона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

Наверх