Устройство для извлечения азота и способ извлечения азота

1. Устройство (100) для извлечения азота из природного газа, включающее:
сепаратор (110), имеющий отверстие для жидкой фракции и отверстие для паровой фракции, сообщающееся по текучей среде с устройством (112) для разделения потока, причем устройство (112) для разделения потока имеет канал (118) для переохлажденной текучей среды и канал (120) для расширенной текучей среды;
фракционирующую колонну (116), имеющую входное отверстие (124) для флегмы, сообщающееся по текучей среде с каналом (118) для переохлажденной текучей среды выше отверстия (130) для средней загрузки указанной колонны, причем отверстие (130) для средней загрузки находится в сообщении по текучей среде с каналом (120) для расширенной текучей среды;
отверстие (114) для нижней загрузки фракционирующей колонны (116), находящееся в сообщении по текучей среде с отверстием для жидкой фракции сепаратора (110);
боковой контур (132) ребойлера, функционально соединенный с фракционирующей колонной (116) ниже отверстия (114) для нижней загрузки;
контур (140) ребойлера, функционально соединенный с фракционирующей колонной (116) ниже бокового контура (132) ребойлера, и
канал (160) для нижнего получаемого потока углеводородов, находящийся в сообщении по текучей среде с нижним отверстием (162) для углеводородов фракционирующей колонны (116).
2. Устройство по п. 1, в котором сепаратор (110) включает входное отверстие для загрузки, предназначенное для приема частично сжиженного природного газа.
3. Устройство по п. 2, дополнительно включающее теплообменник (108), имеющий входное отверстие для подачи природного газа, причем теплообменник (108) также имеет выходное отверстие, находящееся в сообщении по текучей среде с входным отверстием для загрузки сепаратора (110).
4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором фракционирующая колонна (116) дополнительно включает канал (148) для верхнего потока газа, предназначенный для поддержания переохлаждения в канале (118) для переохлажденной текучей среды.
5. Устройство по п. 2, в котором фракционирующая колонна (116) дополнительно включает канал (148) для верхнего потока газа, предназначенный для поддержания переохлаждения в канале (118) для переохлажденной текучей среды, и канал (148) для верхнего потока газа также находится в сообщении по текучей среде с теплообменником (108).
6. Устройство по п. 4 или 5, дополнительно включающее устройство (151) для обратного сжатия и охлаждения азота, расположенное в канале (148) для верхнего потока газа.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающее контур (184) для потока конденсатора флегмы, питаемый посредством отведения из фракционирующей колонны (116) ниже средней загрузки (130), причем контур (184) для потока конденсатора флегмы предназначен для обеспечения охлаждения в канале (118) переохлажденной текучей среды.
8. Устройство по п. 3, дополнительно включающее переохладитель (122), при этом канал (118) для переохлажденной текучей среды расположен так, что проходит через переохладитель (122).
9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающее расширитель (128), при этом канал (120) для расширенной текучей среды расположен так, что проходит через расширитель (128).
10. Устройство по п. 9, в котором расширитель (128) предназначен для приведения в действие первого компрессора (129).
11. Устройство по п. 10, в котором фракционирующая колонна дополнительно включает точку (190) отвода фракции получаемого азота, расположенную выше входного отверстия (124) для флегмы и функционально соединенную с контуром для флегмы, включающим первый компрессор (128), причем контур для флегмы проходит обратно во фракционирующую колонну (116) выше точки (190) отвода фракции получаемого азота.
12. Устройство по п. 8, в котором фракционирующая колонна дополнительно включает точку (190) отвода фракции получаемого азота, расположенную выше входного отверстия (124) для флегмы и функционально соединенную с контуром для флегмы, включающим первый компрессор (128), причем контур для флегмы проходит обратно во фракционирующую колонну (116) выше точки (190) отвода фракции получаемого азота и контур для флегмы проходит через переохладитель (122).
13. Устройство по п. 4, в котором фракционирующая колонна дополнительно включает точку (190) отвода фракции получаемого азота, расположенную выше входного отверстия (124) для флегмы и функционально соединенную с контуром для флегмы, включающим первый компрессор (128), причем контур для флегмы проходит обратно во фракционирующую колонну (116) выше точки (190) отвода фракции получаемого азота и контур для флегмы проходит через переохладитель (122),
и устройство дополнительно включает устройство (151) для обратного сжатия и охлаждения азота, расположенное в канале (148) для верхнего потока газа.
14. Устройство по п. 4, дополнительно включающее расширитель (128), при этом при этом канал (120) для расширенной текучей среды расположен так, что проходит через расширитель (128), где расширитель (128) предназначен для приведения в действие по меньшей мере части устройства (151) обратного сжатия и охлаждения азота,
и где устройство дополнительно включает устройство (151) для обратного сжатия и охлаждения азота, расположенное в канале (148) для верхнего потока газа.
15. Система улавливания и извлечения углеводородов, включающая устройство (100) для извлечения азота по любому из предшествующих пунктов и канал для возврата текучей среды, соединяющий по текучей среде выходное отверстие устройства (151) для обратного сжатия и охлаждения азота со стволом скважины для возврата азота, извлеченного из подаваемого природного газа и ствола скважины под давлением.
16. Способ извлечения азота из природного газа, включающий:
разделение (202) подаваемого частично сжиженного природного газа на паровую фракцию и жидкую фракцию;
разделение (206) потока паровой фракции с получением первой части и второй части паровой фракции;
переохлаждение (208) первой части паровой фракции с использованием верхнего потока (148) газа фракционирующей колонны (116) с получением потока флегмы, который подают во фракционирующую колонну (116);
расширение (210) второй части паровой фракции с получением средней загрузки во фракционирующую колонну (116), подаваемой ниже потока флегмы;
подачу (204) жидкой фракции в качестве нижней загрузки во фракционирующую колонну (116);
при этом боковой контур (132) ребойлера питает фракционирующую колонну (116) ниже нижней загрузки и
контур (140) ребойлера питает фракционирующую (116) колонну ниже бокового контура ребойлера.