Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разделение — природный газ
Разделение природного газа производится на цеолите. Непредельные углеводороды — этилен, ацетилен, пропилен — разделяются на силикагеле. Смеси парафин — олефин разделяются при повышенной температуре на колонках с передвижными печами. Применением движущихся печей достигается хорошее разграничение и сужение зон и лучшее разделение компонентов смеси. [1]
Разделение метановых и азотистых природных газов производится с целью выделения из них редкого газа — гелия. Вопрос об извлечении гелия из природных газов был поставлен во время империалистической войны 1914 — 1916 гг., так как по общему мнению гелий должен был иметь большое значение для развития воздухоплавания. Несмотря на кажущуюся невозможность получения гелия в больших количествах вследствие незначительного содержания его в природных газах, задача эта была решена в США, где было обнаружено несколько газовых месторождений с содержанием от 0 5 до 1 5 % Не. В США было построено несколько заводов, в которых производилась добыча технически чистого гелия. В настоящее время процесс получения гелия из природных газов, даже при содержании его 0 2 %, может считаться в достаточной мере освоенным. [2]
Процесс разделения природного газа с целью извлечения из него основного количества азота организован так же, как и процесс разделения воздуха с использованием колонны двукратной ректификации. Гелий вместе с парами азота поднимается вверх по колонне среднего давления и отбирается из-под крышки конденсатора-испарителя. Для уменьшения потерь гелия с промывными потоками азота и метана, отбираемыми из колонны среднего давления, они отпариваются в аппаратах 9 и 10, откуда пары, содержащие гелий, направляются снова в колонну среднего давления. Гелиевая фракция, отбираемая из-под крышки конденсатора-испарителя, затем последовательно проходит через гелиевые концентраторы 8 и 7, в которых происходит дальнейшее обогащение гелием гелиевой фракции за счет конденсации части содержащегося в ней азота. Для охлаждения гелиевой фракции в концентраторе 8 используется жидкий метан, часть которого после переохладителя 13 отбирается на концентратор и дросселируется до давления около 0 15 МПа. В аппарате 7 для охлаждения гелиевой фракции применяется жидкий азот, часть которого после переохладителя 14 направляется в концентратор 7, а затем оттуда, соединившись с основным потоком жидкого азота, — на верхнюю тарелку колонны низкого давления. [3]
При разделении природных газов возникает необходимость ректификации многокомпонентных смесей. Для разделения таких смесей непрерывным методом на п частей необходимо п — 1 ректификационных аппаратов. [4]
Холодопроизводительность установки разделения природного газа расходуется на компенсацию потерь холода от недорекуперации и в окружающую среду. [5]
Первая стадия разделения природного газа состоит в выделении N72 и получении в остатке CH / t, С2Н6 и высших углеводородов. [6]
Расход холода на установках разделения природного газа на различных температурных уровнях в основном зависит от состава исходного газа и продуктов разделения, давления, при котором отбираются продукты разделения на установке, и их агрегатного состояния. [8]
В этой зоне работают установки для разделения природного газа , воздуха и получения многих ожиженных газов, в том числе таких важных, как метан, кислород, азот, аргон. [9]
В книге рассматриваются газофракционирующие установки для разделения заводских и природных газов , работа которых является одним из главных условий обеспечения нефтехимиче-ских процессов качественным сырьем. Рассматривается также проблема использования циклогексановьгх углеводородов нефтей Азербайджана и, в связи с этим, вопросы компаундирования авиабензинов и расхода высокооктановых компонентов. [10]
Такая методика была выбрана потому, что для разделения природных газов , в состав которых входит до 96 % метана, приходится использовать довольно активные адсорбенты, чтобы отделить пик метана от пика этана. [11]
В настоящее время в промышленности применяются следующие методы разделения природных газов : 1) компрессионный, 2) абсорбционный, 3) адсорбционный, 4) низкотемпературной ректификации, 5) комбинированные методы. [12]
В настоящее время в промышленности применяются следующие методы разделения природных газов : 1) компрессионный, 2) абсорбционный, 3) адсорбционный, 4) низкотемпературная ректификация, 5i комбинированные методы. [13]
В табл. 10 приведены результаты применения этого метода для разделения природного газа . [14]
Давление в абсорбционных аппаратах на отечественных установках НТА по разделению природных газов поддерживается до 5 5 МПа, при переработке нефтяных газов — до 4 МПа. Повышение давления в абсорбере приводит к увеличению извлечения легких компонентов газа, в результате чего возрастает нагрузка на верхнюю часть абсорбционно-отпарнои колонны ( АОК) и увеличиваются потери пропана и более тяжелых углеводородов сухим газом АОК. [15]
Источник
ГАЗОВ РАЗДЕЛЕНИЕ
Фракционная конденсация. При охлаждении газов в первую очередь сжижаются высококипящие компоненты, поэтому содержание их в конденсате выше, чем в равновесной паровой фазе. Это используют для газов разделения, причем конечные т-ры подбирают т. обр., чтобы в конденсате преобладал целевой компонент. Напр., при низкотемпературном ( —138°С) разделении под давл. 1,3 МПа коксового газа, содержащего 2% этилена, получают фракцию с содержанием этилена 50%. В случае прямоточной конденсации (направления движения газа и конденсата совпадают) обе фазы находятся в равновесии. При противоточной конденсации в результате массообмена между стекающим вниз конденсатом и омывающими пов-сть теплообмена газами (фазы неравновесны) жидкая фаза, имеющая т-ру ниже, чем у газовой фазы, дополнительно обогащается высококипящими компонентами.
Ректификация сжиженного газа. Основана на массо- и теплообмене между неравновесными жидкой и паровой фазами. В результате испарения жидкости пары обогащаются низкокипящими компонентами. Поэтому при противотоке фаз и многократном их испарении и конденсации исходную смесь можно разделить на высоко- и низкокипящие компоненты. Процесс осуществляют в ректификац. колоннах, причем для разделения n-компонентной смеси на практически чистые в-ва требуется n — 1 колонн. Возможно разделение азеотропных смесей при добавлении компонента, образующего новое азеотропное соединение. Аналогично поступают при разделении смесей с низкой относит. летучестью. В последнем случае добавление разделит. агента приводит к изменению относит. летучести разделяемых компонентов.
Абсорбция. Возможны как физ. абсорбция, так и хемосорбция, а также их сочетание при использовании водных р-ров абсорбентов. Общие требования к абсорбентам: высокая поглощающая способность, доступность, пожаро-и взрывобезопасность, малое давление паров, нетоксичность, хим. инертность к конструкц. материалам. В отдельных случаях допускается повыш. давление паров абсорбента, хотя это приводит к увеличению его расхода. Напр., при абсорбции жидким азотом Аг, СО и СН4, содержащихся в коксовом газе, газах конверсии метана или генераторных газах, выделяемый Н2 насыщается N2, образуя азотоводородную смесь, необходимую для синтеза NH3. При прочих равных условиях существенное преимущество при выборе абсорбента — его способность к регенерации, т.е. к обратному выделению поглощенных газов. Это требование обязательно при многократной циркуляции абсорбента и в случае возможности полезного применения поглощенных газов. Абсорбция газов широко используется во мн. отраслях пром-сти как конечная стадия получения целевых продуктов, очистки исходных газов от примесей, отравляющих катализаторы, вызывающих коррозию, способных кристаллизоваться и забивать аппаратуру, загрязнять окружающую среду и т.д.
Адсорбция. В кач-ве адсорбентов используют в осн. пористые тела с сильно развитой пов-стью: активные угли, А12О3, силикагели, цеолиты. Физ. адсорбция газа сопровождается выделением теплоты, по кол-ву близкой к теплоте его конденсации, хемосорбция — кол-вом теплоты, соответствующим тепловому эффекту р-ции. Процесс проводят периодически в одном или неск. аппаратах с неподвижным слоем адсорбента либо непрерывно в адсорберах с движущимся или псевдоожиженным слоем адсорбента. Адсорбция применяется для газов разделения при высоких и криогенных т-рах и разл. давлениях, для осушки и очистки газов от примесей, в вакуумной технике, хроматографии и др.
Разделение через мембраны. В этом случае газов разделение реализуется благодаря разл. проницаемости компонентов газовой смеси через разделит. мембраны (пористые и непористые перегородки). Эффективность мембраны определяется ее уд. производительностью, т.е. кол-вом газа, прошедшего через пов-сть мембраны за соответствующее время. Аппараты для мембранного газов разделения — замкнутые объемы, разделенные мембранами на две полости. Движущая сила процесса — поддерживаемая постоянной разность парциальных давлений (или концентраций) газов по обе стороны мембраны. В зависимости от назначения мембраны изготовляют из разл. материалов (стекло, металлы, полимерные материалы), к-рым придают форму пластин, трубок, полых волокон, капилляров. Напр., для выделения Н2 из продувочных газов произ-ва NH3 используют трубки из сплава Pd; для тех же целей применяют полые волокна из полиариленсульфонов. Воздух, обогащенный О2, получают с помощью пластин из поливинилтриметилсилана. Важная характеристика мембранных аппаратов — плотность упаковки мембраны, т.е. пов-сть мембраны, приходящаяся на единицу объема аппарата. Плотность упаковки мембран из полых волокон с наружным диам. 80-100 мкм и толщиной стенки 15-30 мкм составляет 20000 м 2 /м 3 , плоских мембран — 60-300 м 2 /м 3 . См. также Абсорбция, Адсорбция, Конденсация фракционная, Мембранные процессы разделения, Мембраны разделительные, Ректификация.
===
Исп. литература для статьи «ГАЗОВ РАЗДЕЛЕНИЕ» : Ба га ту ров С. А., Основы теории и расчета перегонки и ректификации, 3 изд., М., 1974; Ра мм В. М., Абсорбция газов, 2 изд., М., 1976; Хванг С.-Т., Каммермейер К., Мембранные процессы разделения, пер. с англ., М., 1981; Беляков В. П., Криогенная техника и технология, М., 1982; Кельцев Н. В., Основы адсорбционной техники, 2 ИЗА, М., 1984. И. И. Гельперин.
Страница «ГАЗОВ РАЗДЕЛЕНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
Источник
Способ разделени природного газа
1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА, включающий абсорбцию примесей сероводорода и углекислого газа, выделение пропана, бутана и тяжелых углеводородов, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет снижения энергозатрат и метадлоемкости, газ перед абсорбцией охлаждают до температуры конденсации бутана и тяжелых углеводородов с последующим их отделением, абсорбцию ведут в две ступени, a вьиеление пропана осуществляют между ступенями абсорбции. 2.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что абсорбцию сероводорода и двуокиси углерода осуществляют селективными физическими абсорбентами. 3.Способ по п. 1и2, отличающийся тем, что температуру § конденсации бутана и тяжелых углево (Л дородов, поддерживают в пределах минус 20 минус .
Зсу В 01 D 53/14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДДЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К ABTOPGHOIVIY СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ г. (21) 2952901/23-26 (22) 07.08.80 (46) 07,08.84. Бюл. № — 29 .(72) Б.Г. Берго, А.И. Гриценко, А.В. Фролов, Шольц Валтер (ФРГ), Ранке Герхард (ФРГ), Бекер Ганс (ФРГ) (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов и Акционерное общество Линде (ФРГ) (53) 66.074.3(088.8) (56) 1. Патент США № 3362133, кл. В 01 D 53/00, опублик. 1968.
2. Патент США № 4070165, кл. 55-30, опублик. !978 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА, включающий абсорбцию примесей сероводорода и углекислого газа, выделение пропана, бутана и тяжелых углеводородов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет снижения знергозатрат и металлоемкости, газ перед абсорбцией охлаждают до температуры конденсации бутана и тяжелых углеводородов с последующим их отделением, абсорбцию ведут в две ступени, а выделение пропана осущест. вляют между ступенями абсорбции.
2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что абсорбцию сероводорода и двуокиси углерода осуществляют селективными физическими абсорбентами.
3. Способ по и. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что температуру Е конденсации бутана и тяжелых углеводородов,поддерживают в пределах минус 20 минус 30 С.
Изобретение относится к области переработки природного газа, содержащего значительное количество кислых компонентов и может быть исполь-, зовано для получения сероводорода, двуокиси углерода и углеводородных фракций..
Известен способ выделения серово-. дорода и углекислоты из газа, соглас. но которому исходный газ при давлении выше атмосферного контактирует в две стадии с физическим абсорбентом, в состав которого входит смесь дйметиловых эфиров полиэтиленгликолей. На первой стадии поглощается преимущественно сероводород, а на второй — углекислота C1g.
Недостатком этого способа является невозможность раздельного получения в чистом виде фракции кислых компонентов и углеводородов С вследст- вие заметной растворимости в указан) ном збсорбенте как углеводородов С так и Н,Б и СО,.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения природного газа, включающий подачу газа под давлением 56 ати на стадию абсорбции приме30 сей сероводорода и углекислого газа, после этого газ направляют на стадию первичной осушки, а затем на выделение пропана, бутана и тяжелых углеводородов и последующую доосушку 521, Основным недостатком указанного способа является высокая стоимость процесса за счет наличия нескольких технологических линий и больших энергозатрат. Так общие капитальные затраты по процессу составляют
227 млн.руб., а эксплуатационные
3t 99 млн.руб. в год.
Целью изобретения является удешевление процесса за счет снижения энергозатрат и металлоемкости.
Поставленная цель достигается при реализации способа разделения природного газа, включающего абсорбцию примесей сероводорода и углекислого газа, выделение пропана, бутана и тяжелых углеводородов, в котором газ перед. абсорбцией охлаждают до температуры конденсации бутана и тяжелых углеводородов с последующим
Их отделением, абсорбцию ведут в две, ступени, а выделение пропана осуществляют между ступенями абсорбции.
Для экономии энергии в форме холода в соответствии с изобретением предусмотрено выделение более тяжелых углеводородов из сырого природного газа проводить в две стадии непосредственно перед двумя стадиями абсорбции, Пример. Сырой природный газ поступает в количестве 100 кмоль/ч под давлением 85 бар и при температуре 30 С.
Газ имеет следующий состав:
С 3, 08 — «HzS + сероорганика
При этом абсорбцию сероводорода и двуокиси глерода осуществляют селективными физическими абсорбентами.
Также температуру конденсации бутана и тяжелых углеводородов поддерживают в пределах минус 20 минус 30 С.
Данный способ позволяет снизить стоимость процесса с сохранением качественных характеристик конечного природного газа на прежнем уровне.
Так общие капитальные затраты снижены с 227 до 170 млн.руб., а эксплуатационные затраты.с 31,99 до
22,,05 млн.руб./год, т.е. на 307 при производительности 6 млрд м год.
В основу изобретения, положено то, что углеводороды С из-за зна ф чительной растворимости в физических абсорбентах мешают процессу абсорбции кислых компонентов, так как при регенерации абсорбенты отгоняются вместе с кислыми газами, после чего затруднительно разделить их, так как точки кипения кислых газов и пропана относительно близки. Важно и то, что удаление кислых компонентов газа едиными растворителями в одну стадию, а также едиными растворителями в следующих друг за другом стадиях неблагоприятно, так как эти способы требуют весьма сложной регенерации.
Поэтому предлагается абсорбцию
H>S и СО из газа проводить в две стадии различными абсорбентами и кроме того, перед каждой стадией абсорбции проводить целевое выделение тяжелых углеводородов, В
Редактор П. Горькова Техред Т,Фанта
Корректор В. Гирняк
Заказ 6977/1 Тираж 682
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Так как сырой гаэ содержит жид:ость, последняя отделяется прежде лсего в сепараторе. В гаэ, выделя:лцийся из сепаратора, вводят
О, 1 кмоль/ч метанола. Затем смесь охлаждают до. -20 С в теплообменницах. Образовавшийся здесь конденсат собирается .в сепараторе, где он разделяется на конденсат и газ. Газ из сепаратора расширяется в турбине, производя работу, до давления
60 6ар. Происходящее при этом охлаждение газовой смеси приводит к дальйейшей конденсации, причем конденсат собирается в сепараторе. В описанной группе сепараторов вся вода, углеводороды О»» и небольшое количество пропана, а также кислых компонентов отделяются от природного газа. Эту смесь направляют на уста- 1 новку, где в сепараторах происходит отделение воднометанольной фазы от углеводородной фазы и последние разделяют противопоточной конденсацией нли ректификацией. Воду и метанол отводят и также направляют на разделение. Полученные после разделения тяжелые углеводороды поступают иа потребление, а более легкие углеводороды (до С ) направляются в абсорбционную колонну, куда одновре менно поступают газы иэ сепараторов.
Легкие углеводороды имеют температуру
22 С, а температура потока 25 С. В ко лонне их орошают абсорбентом в количестве 2,2 т/ч для поглощения серово- 5 дорода, например диметилизопропиловым эфиром этиленгликоля. Абсорбент вводят при температуре -10 С. Абсор бент почти полностью поглощают серово40 дород из газа.
Насыщенный абсорбент выводится иэ колонны, расширяется в жидкостной турбине до давления 30 бар и возвращается в колонну, Десорбированные в результате расширения газы в количест45 ве 0,25 т/ч снова промывают растворителем, выбранным из группы селективных растворителей, при этом небольшое количество десорбировавшегося сероводорода снова переходит в фазу абсорбента, в то время как легкие углеводороды в количестве 3,03 кмоль/ч, в которых сероводород отсутствует, покидают колонну, Насыщенный абсорбент, выбранный иэ группы селективных, выходит с температурой 27 С .и подается на установку регенерации. Эта установка работает при относительно низком давлении, например 2 бара, и отрегенерированный абсорбент возвращают на стадию промывки.
Очищенный от сероводорода газ выводят и подают в абсорбционную колонну. Колонна работает под давлением
59 бар. В нее вводят в количестве
0,93 т(ч абсорбент, состоящий в основном из углеводородов С -С„„ при температуре -35 C. Это требуется для достижения температуры на верху колонны порядка -20 С. С помощью этого абсорбента отмывают остаточный пропп и соединения серы, например сероокись углерода, так как она могла бы привести в негодность абсорбент последующей отмывки СО . На последующей стадии осуществляют очистку разовой смеси от двуокиси углерода промывкой метанолом, подаваемым в количест. ве 3 т/ч с температурой -50 С с последующей регенерацией насыщенного метанола расширением его с давления
58 до давления 30 бар. После чего природный газ направляется на потребление.
Применение предлагаемого способа для разделения природного газа позволяет сократить капитальные затраты на 30-40Х и энергетические затраты на 30000 квт в расчете на переработку 6 млрд м газа в год по сравнению с широко применяемым в настоящее время аминовым способом.
Источник
