способ получения жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей

Формула изобретения

1. Способ получения жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, включающий подвод газообразного пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей к компрессору, сжатие в компрессоре и конденсацию пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, отличающийся тем, что в качестве компрессора используют жидкостно-газовый струйный аппарат, при этом путем подачи жидкой среды в сопло жидкостно-газового струйного аппарата откачивают пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси и в процессе смешения пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей с жидкой средой сжимают и конденсируют пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате, формируя на выходе из струйного аппарата поток смеси жидкой среды и жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, причем поддерживают температуру жидкой среды ниже температуры конденсации подводимого к жидкостно-газовому струйному аппарату газообразного пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей при полученном на выходе из жидкостно-газового струйного аппарата давлении смеси жидкой среды и жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, а из жидкостно-газового струйного аппарата смесь сред подают в сепаратор, где жидкий пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси отделяют от жидкой среды, после чего жидкий пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси подают потребителю, а жидкую среду подают в сопло жидкостно-газового струйного аппарата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют воду.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после выхода из сепаратора жидкую среду охлаждают в холодильнике-теплообменнике.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области газовой техники, преимущественно к способам получения сжиженного газа.

Известен способ сжижения газа, включающий сжатие газа компрессором и последующую конденсацию газа в процессе его охлаждения в конденсаторе проточной водой (см. книгу: М. Г. Гродник и др. Проектирование и эксплуатация углекислотных установок, Москва, Пищевая промышленность, 1966, с. 45-47).

Данный способ сжижения позволяет конденсировать целый ряд газов, однако он достаточно сложен и энергоемок, что сужает область его использования.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности и достигаемому результату способ сжижения газа, включающий сжатие газа в компрессоре, частичную конденсацию сжатого газа в конденсаторе при охлаждении последнего проточной водой и окончательную конденсацию газа при охлаждении его потоком хладагента (см. Сжижение и разделение углеводородных газов. Сборник под редакцией АН УССР, Институт использования газа, труды, книга 9, выпуск 2, АН УССР, Киев, 1961, с. 27-34).

Данный способ сжижения требует использования специального оборудования - конденсатора, в котором уже сжатый до давления конденсации газ охлаждают до температуры, при которой он конденсируется. Это разделение процесса сжижения газа на две технологические операции связано с тем, что используемый компрессор не может работать в случае, если газ будет конденсироваться в нем, что, в конечном итоге, приводит к ухудшению массогабаритных характеристик данного способа сжижения газа.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация процесса получения жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, путем совмещения процессов сжатия и конденсации указанных выше компонентов или их смесей в компрессоре при использовании в качестве последнего жидкостно-газового струйного аппарата.

Указанная задача решается за счет того, что в способе получения жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, включающем подвод газообразного пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей к компрессору, сжатие в компрессоре и конденсацию пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, в качестве компрессора используют жидкостно-газовый струйный аппарат, при этом путем подачи жидкой среды в сопло жидкостно-газового струйного аппарата откачивают пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси и, в процессе смешения пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей с жидкой средой, сжимают и конденсируют пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате, формируя на выходе из струйного аппарата поток смеси жидкой среды и жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, причем поддерживают температуру жидкой среды ниже температуры конденсации подводимого к жидкостно-газовому струйному аппарату газообразного пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей при полученном на выходе из жидкостно-газового струйного аппарата давлении смеси жидкой среды и жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей, а из жидкостно-газового струйного аппарата смесь сред подают в сепаратор, где жидкий пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси отделяют от жидкой среды, после чего жидкий пропан, или бутан, или изобутан, или их смеси подают потребителю, а жидкую среду подают в сопло жидкостно-газового струйного аппарата.

Кроме того, в качестве жидкой среды может быть использована вода, а после выхода из сепаратора жидкую среду могут охлаждать в холодильнике-теплообменнике.

Как показали проведенные исследования, жидкостно-газовый струйный аппарат позволяет, в отличие от традиционного способа получения жидкого пропана, или бутана, или изобутана, или их смесей (в данном случае имеется в виду, что описываемый способ может быть использован как для получения в жидком виде любого из указанных газов, так и для получения в жидком виде смеси из перечисленных газов, например, смеси жидкого пропана и бутана), производить как сжатие пропана, бутана, изобутана или их смесей до требуемой величины давления, так и его/их конденсацию в проточной части струйного аппарата при достижении указанной выше величины давления. В результате отпадает необходимость в установке специального оборудования для конденсации газа, что делает установку для сжижения достаточно компактной и простой конструктивно и, как следствие, надежной в работе. Особо следует отметить, что в данном способе получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей не возникает трудностей с отделением сжиженного газа от жидкой среды, поскольку существует большой класс жидкостей, которые легко отделяются от жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей в силу их различий в физических и химических свойствах. Наиболее просто эта задача решается при использовании в качестве жидкой среды воды, которая легко отделяется от жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей и в тоже время обладает достаточно высокой теплопроводностью, чтобы обеспечить возможность быстрой конденсации сжатого пропана, бутана, изобутана или их смесей в проточной части струйного аппарата при сжатии пропана, бутана, изобутана или их смесей до заданной величины давления. Дополнительные возможности дает совместное пребывание жидкой среды и жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей в сепараторе до того момента, когда жидкий пропан, бутан, изобутан или их смеси подается/подаются потребителю, поскольку, находясь в контакте с жидкой средой, температура жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей будет равна температуре жидкой среды. В этих условиях практически полностью исключается возможность перехода пропана, бутана, изобутана или их смесей обратно в газообразное состояние и исключаются потери жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей, связанные с его испарением.

Следует также отметить, что описываемый способ получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей позволяет производить очистку пропана, бутана, изобутана или их смесей от целого ряда газообразных примесей. На практике часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда газообразный пропан, бутан, изобутан или их смеси поступает/поступают с примесями других газов. В этом случае к используемому в качестве компрессора жидкостно-газовому струйному аппарату подводится смесь газообразного пропана, бутана, изобутана или их смесей и некоторых других газов, в том числе и не конденсируемых в жидкостно-газовом струйном аппарате при их сжатии в процессе смешения с жидкой средой. В результате на выходе из жидкостно-газового струйного аппарата образуется жидкостно-газовая смесь, состоящая из жидкой среды, сжиженного газа (пропана, бутана, изобутана или их смесей) и несконденсированных газов. При поступлении такой смеси в сепаратор в последнем происходит отделение несконденсировавшихся газов от жидких сред (пропана, бутана, изобутана или их смесей и жидкой среды) с последующим отводом из верхней части сепаратора этих газов. Таким образом, одновременно с переводом пропана, бутана, изобутана или их смесей в жидкое состояние производится очистка сжиженного газа от примесей. Кроме того, можно подобрать такую жидкую среду, которая будет поглощать (абсорбировать) часть примесных газов, повышая тем самым степень очистки от примесей жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей.

Как следствие удалось реализовать описываемый способ получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей в простой насосно-эжекторной установке, содержащей всего четыре основных элемента конструкции - насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор и холодильник-теплообменник сброса избытка тепла жидкой среды в окружающую установку среду. В результате достигается высокая надежность работы установки, простота ее обслуживания и низкие капитальные вложения в ее создание, что и позволило в конечном итоге добиться выполнения поставленной в изобретении задачи - интенсификации процесса получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей путем совмещения процессов его/их сжатия и конденсации в проточной части жидкостно-газового струйного аппарата.

На чертеже представлена схема насосно-эжекторной установки, в которой реализован описываемый способ получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей.

Насосно-эжекторная установка содержит насос 1, сепаратор 2, жидкостно-газовый струйный аппарат 3, холодильник-теплообменник 4 и магистрали 5, 6, 7, 8, 9 соответственно подвода жидкой среды, отвода жидкой среды, выхода сжатого газа, жидкого пропана (бутана, изобутана или их смесей), подвода сжимаемого газа.

Способ получения жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей реализуется следующим образом.

Жидкая среда насосом 1 подается из сепаратора 2 в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 3, при этом давление, под которым подается насосом 1 жидкая среда, превышает необходимое давление сжатия, а температуру жидкой среды поддерживают ниже температуры конденсации подводимого/подводимых к жидкостно-газовому струйному аппарату газообразного пропана, бутана, изобутана или их смесей при давлении сжатия. Жидкая среда, истекая из сопла жидкостно-газового струйного аппарата 3, увлекает в струйный аппарат 3 из магистрали 9 газообразный пропан, бутан, изобутан или их смеси. В процессе смешения жидкой среды и пропана, бутана, изобутана или их смесей последний/последние, за счет энергии жидкой среды, сжимается/сжимаются и при достижении давления конденсации переходит/переходят в жидкое состояние, причем в силу того, что в данном случае пропан, бутан, изобутан или их смеси находится/находятся в перемешанном состоянии с жидкой средой (газожидкостная смесь), переход в жидкое состояние происходит во всем объеме газожидкостной смеси. В результате на выходе из жидкостно-газового струйного аппарата 3 образуется смесь двух жидкостей - жидкой среды, которую подавали в сопло струйного аппарата 3, и жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей. Из жидкостно-газового струйного аппарата 3 смесь жидкой среды и жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей поступает в сепаратор 2, где жидкая среда отделяется от жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей. Жидкий пропан, бутан, изобутан или их смеси из сепаратора 2 подается/подаются по магистрали 8 потребителю жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей, а жидкая среда вновь подается из сепаратора 2 насосом 1 в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 3. В случае, если пропан, бутан, изобутан или их смеси поступает/поступают с примесями посторонних не конденсирующихся в процессе сжатия в жидкостно-газовом струйном аппарате 3 газов, последние в процессе разделения сред в сепараторе 2 накапливаются в верхней его части. В этом случае производится отвод этих газов из сепаратора 2 по магистрали 7 выхода сжатого газа.

При необходимости после сепаратора 2 жидкая среда поступает в холодильник-теплообменник 4. С помощью последнего может производиться сброс избытка тепла жидкой среды, которая в процессе сжатия пропана, бутана, изобутана или их смесей нагревается. Сброс из установки избытка тепла жидкой среды может производиться также с помощью подвода в установку дополнительного количества более холодной жидкой среды, например, путем подвода холодной воды по магистрали 5 в сепаратор 2 и отвода избытка жидкой среды из сепаратора 2 по магистрали 6.

Кроме того, предусмотренная выше возможность как подвода дополнительного количества жидкой среды в установку, так и отвода из нее избытка жидкой среды может возникнуть, например, в том случае, если в качестве жидкой среды используется вода, а поступающий в установку газ содержит кроме пропана, бутана, изобутана или их смесей, например, водяной пар. В этом случае в жидкостно-газовом струйном аппарате 3 кроме пропана, бутана, изобутана или их смесей конденсируется и водяной пар, что приводит к увеличению количества жидкой среды - воды в установке. В этом случае также необходимо предусмотреть возможность вывода из установки излишнего количества воды, например, путем отвода ее из сепаратора 2.

Данное изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности или в других отраслях промышленности, где требуется получение жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей с последующей подачей жидкого пропана, бутана, изобутана или их смесей под заданным давлением потребителю.