способ разделения газа

Формула изобретения

Способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, отличающийся тем, что жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам разделения газа и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности.

Известен способ разделения газа в двух ректификационных колоннах (И.А. Александров. «Перегонка и ректификация в нефтепереработке». М.: Химия, 1981, с.283, рис.V-10a).

Недостатком данного способа является использование искусственного холода в качестве хладагента.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разделения газа, включающий ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла (A.M. Чуракаев. «Переработка нефтяных газов». М.: Недра, 1983, с.116, рис.33).

Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты в связи со значительным подводом тепла в низ абсорбера.

Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат.

Указанная задача решается тем, что в способе разделения газа, включающем ввод газа в абсорбер, на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера, с подачей в низ абсорбера, ректификационной колонны и отпарной секции тепла, согласно изобретению жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера.

За счет нагрева жидкости с нижних тарелок абсорбера остатком ректификационной колонны и подачи в низ абсорбера удается снизить количество тепла, подаваемого в низ абсорбера, и это решение позволяет снизить энергозатраты.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа по варианту 1.

Нагретый сырьевой газ по линии 1 подают в абсорбер 2. С верха абсорбера 2 по линии 3 отводят сухой газ. На верх абсорбера 2 по линии 4 подают охлажденный в холодильнике 5 абсорбент. Из абсорбера 2 по линии 6 отводят жидкость, нагревают в теплообменнике 7 горячим абсорбентом, подаваемым по линии 8, и по линии 9 вводят в куб абсорбера 2. Остаток абсорбера 2 по линии 10 подают в кипятильник 11. Пары с верха кипятильника 11 по линии 12 возвращают в низ абсорбера 2. Жидкость с низа кипятильника 11 по линии 13 подают в ректификационную колонну 14. Пары с верха ректификационной колонны 14 конденсируют в конденсаторе 15 и по линии 16 подают в рефлюксную емкость 17. С низа рефлюксной емкости 17 отводят жидкость и по линии 18 возвращают на орошение ректификационной колонны 14. Балансовый избыток фракции C ₃-C₄ по линии 19 отводят с установки. Из ректификационной колонны 14 по линии 20 отводят боковой погон и подают на верх отпарной секции 21. Пары с верха отпарной секции 21 по линии 22 возвращают в ректификационную колонну 14. Жидкость с низа отпарной секции 21 по линии 23 подают в кипятильник 24. Пары с верха кипятильника 24 по линии 25 возвращают в низ отпарной секции 21. Жидкость с низа кипятильника 24 по линии 26 отводят в качестве газового бензина. Жидкость с низа ректификационной колонны 14 по линии 27 подают в кипятильник 28. Пары с верха кипятильника 28 по линии 29 возвращают в низ ректификационной колонны 14. Жидкость с низа кипятильника 28 по линии 8 подают в теплообменник 7, а затем по линии 30 подают в холодильник 5. Туда же по линии 31 подают свежий абсорбент.

Вариант 2 работы схемы по предлагаемому способу, представленный на фиг.2, отличается от варианта 1 подачей жидкости с низа кипятильника 28 по линии 8 на теплообменные тарелки абсорбера 2, выводом ее по линии 9 и подачей в теплообменник 7 для нагрева сырьевого газа, подаваемого в теплообменник 7 по линии 1 и вводимого после нагрева по линии 6 в колонну 2.

Сравнительные показатели работы схем разделения газа по прототипу и предлагаемому способу приведены в прилагаемых таблицах.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет снизить суммарный подвод тепла извне с 6,60 до 4,26-4,30 Гкал/ч, то есть в 1,54 раза, суммарный отвод тепла извне с 6,719 до 3,961-4,369 Гкал/ч, то есть в 1,54-1,70 раза.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить энергозатраты.

Таблица 1
Основные показатели работы колонн
Показатели	Вариант 0 (прототип)	Вариант 1 (предлагаемый способ)	Вариант 2 предлагаемый способ)
1	2	3	4
Расход, т/ч
- сырьевого газа	7,60	7,60	7,60
- абсорбента	35,00	35,00	35,00
- сухого газа	3,46	3,46	3,46
- фр. C3-C4	2,73	2,73	2,73
- газового бензина	1,41	1,41	1,38
- остатка K-2 из T-4	35,00	35,00	35,03
- паров с верха K-1	3,46	3,46	3,46
- орошения K-1	35,00	35,00	35,00
- жидкости с низа K-1	56,64	54,76	42,30
- жидкости с низа T-1	39,14	42,41	47,53
- паров из T-1	17,50	12,35	3,21
- жидкости с низа T-2	-	39,14	39,14
- паров из T-2	-	3,27	3,16
- жидкости с низа T-3	-	-	42,30
- паров из T-3	-	-	5,24
- паров в низ K-1	17,50	15,62	3,16
- питания K-2	39,14	39,14	39,14
- паров с верха K-2	31,18	31,18	31,17
- острого орошения K-2	28,45	28,45	28,44
- бокового погона в K-3	3,62	3,62	3,62
- паров с верха K-3	2,21	2,21	2,24
- жидкости с низа K-3 в T-5	4,44	4,44	4,42
- паров в низ K-3	3,03	3,03	3,04
- жидкости с низа K-2 в T-4	89,53	89,53	89,54
- паров в низ K-2	54,53	54,53	54,51
Температура, °C
- ввода сырьевого газа	40	40	100
- ввода абсорбента	30	30	30
- ввода орошения K-1	30	30	30
- верха K-1	34	34	34
- низа K-1	118	107	164
- в T-1	186	164	126
- в T-2	-	187	186
- в T-3	-	-	164
- ввода орошения в K-2	40	40	40
- верха K-2	51	51	51

- вывода бокового погона в К-3	99	99	100
- низа К-2	241	241	241
- в Т-4	246	246	246
- верха К-3	105	105	106
- низа К-3	147	147	147
- в Т-5	157	157	156
- абсорбента из Т-1	210	135	150
- абсорбента из Т-3	-	-	190
Давление, ата
- верха К-1	14,00	14,00	14,00
- низа К-1	14,46	14,46	14,46
- в Т-1	14,56	14,56	14,43
- в Т-2	-	14,66	14,66
- в Т-3	-	-	14,45
- в Е-2	10,80	10,80	10,80
- верха К-2	11,00	11,00	11,00
- низа К-2	11,60	11,60	11,60
- в Т-4	11,90	11,90	11,90
- верха К-3	11,38	11,38	11,38
- низа К-3	11,57	11,57	11,57
- в Т-5	11,88	11,88	11,88
Тепло, Гкал/ч
- вводимое с сырьевым газом
- вводимое с абсорбентом	0,699	0,699	1,005
- отводимое в Х-1	0,493	0,493	0,493
- подводимое в Т-1	4,336	1,986	1,578
- подводимое в Т-2	3,300	2,530	0,886
- подводимое в Т-3	-	0,800	0,760
- отводимое в Х-2	-	-	1,348
- подводимое в Т-4	2,383	2,383	2,383
- подводимое в Т-5	3,300	3,300	3,300
- суммарный подвод тепла извне в Т-1 (прототип), Т-2, Т-4, Т-5 (варианты 1 и 2)	0,200	0,200	0,200
- суммарный отвод тепла извне в Х-1 и Х-2	6,600	4,300	4,260
	6,719	4,369	3,961
Число теоретических тарелок (двухсливные клапанные)
- в 1 секции К-1
- во 2 (отгонной) секции К-1	14	14	14
- в 1 секции К-2	7	7	7
- во 2 секции К-2	7	7	7
- в 3 (отгонной) секции К-2	9	9	9
- в К-3	9	9	9

	14	14	14
Диаметр, м
- K-1	1,2	1,2	1,0
- K-2	2,0	2,0	2,0
- K-3	0,6	0,6	0,6
Расстояние между тарелками, мм
- в K-1	400	400	400
- в K-2	400	400	400
- в K-3	300	300	300
Линейная/максимально-допустимая скорость пара, м/с
- в K-1
- в K-2	0,10-0,18/0,26-0,41	0,10-0,18/0,26-0,41	0,14-0,24/0,24-0,41
- в K-3
	0,12-0,19/0,21-0,26	0,12-0,19/0,21-0,26	0,12-0,19/0,21-0,26
	0,12-0,15/0,15-0,17	0,12-0,15/0,15-0,17	0,12-0,15/0,15-0,17
Высота подпора слива, мм
- в K-1	28-41	28-41	31-44
- в K-2	17-43	17-43	19-43
- в K-3	12-13	12-13	12-13
Содержание, % масс.
- C3 в сухом газе	0,12	0,10	0,20
- абсорбента в сухом газе	3,31	3,31	3,30
- C2 во фр. C3-C4	0,29	0,29	0,29
- C5 во фр. C3 -C4	0,09	0,09	0,11
- C4 в газовом бензине	0,09	0,09	0,06
- фр. >110°C в газовом бензине	2,92	2,92	2,64
- фр. до 100°C в остатке K-2	2,02	2,02	2,08

Таблица 2
Состав сырья и продуктов разделения колонн, % масс.
Компоненты и фракции, °C	Сырьевой газ	Абсорбент	Сухой газ (вариант 0)	Фр. C3 -C4 варианты 0 и 1)	Газовый бензин (варианты 0 и 1)	Остаток K-2 (варианты 0 и 1)	Сухой газ (вариант 1)	Сухой газ (вариант 2)	Фр. C3 -C4 (вариант 2)	Газовый бензин (вариант 2)	Остаток K-2 (вариант 2)
C1	27,42	-	60,21	-	-	-	60,27	60.17	-	-	-
C2	16,63	-	36,36	0,29	-	-	36,32	36,32	0,29	-	-
C3	21,73	-	0,12	60,22	-	-	0,10	0,20	60,22	-	-
iC4	4,14	-	-	11,47	-	-	-	-	11,47	-	-
nC 4	10,04	-	-	27,93	0,09	-	-	-	27,91	0,06	-
iC5	2,21	-	-	0,08	11,76	-	-	-	0,10	12,05	-
nC5	2,67	-	-	0,01	14,38	-	-	-	0,01	14,71	-
40-50	1,00	-	-	-	5,25	-	-	-	-	5,37	-
50-60	1,77	0,01	-	-	9,58	0,01	-	-	-	9,80	0,01
60-70	2,00	0,04	0,01	-	11,11	0,02	0,01	0,01	-	11,35	0,02
70-80	2,00	0,14	0,03	-	12,20	0,08	0,03	0,03	-	12,40	0,08
80-90	2,00	0,48	0,07	-	14,02	0,34	0,07	0,07	-	13,97	0,36
90-100	3,28	1,41	0,16	-	13,20	1,57	0,16	0,16	-	12,60	1,61
100-110	1,00	4,04	0,32	-	5,49	4,00	0,32	0,32	-	5,05	4,02
110-120	1,00	10,88	0,62	-	2,18	10,95	0,62	0,62	-	1,97	10,95
120-130	1,08	24,04	0,93	-	0,65	24,16	0,93	0,93	-	0,59	24,14
130-140	0,01	26,56	0,69	-	0,08	26,52	0,69	0,69	-	0,07	26,49
140-150	0,01	20,97	0,36	-	0,01	20,93	0,36	0,36	-	0,01	20,91
150- 160	0,01	8,99	0,10	-	-	8,98	0,10	0,10	-	-	8,97
160-170	-	1,99	0,02	-	-	1,99	0,02	0,02	-	-	1,99
170-180	-	0,38	-	-	-	0,38	-	-	-	-	0,38
180-190	-	0,06	-	-	-	0,06	-	-	-	-	0,06
190-200	-	0,01	-	-	-	0,01	-	-	-	-	0,01
Z	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100.00	100,00	100,00