СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА
GAS SEPARATION

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.
3
4
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-C 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. C<sub>3</sub>-C<sub>4</sub>
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.
- C<sub>3</sub> в сухом газе
0,12
0,10
0,20
- абсорбента в сухом газе
3,31
3,31
3,30
- C<sub>2</sub> во фр. C<sub>3</sub>-C<sub>4</sub>
0,29
0,29
0,29
- C<sub>5</sub> во фр. C<sub>3</sub>-C<sub>4</sub>
0,09
0,09
0,11
- C<sub>4</sub> 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. C<sub>3</sub>-C<sub>4</sub> 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. C<sub>3</sub>-C<sub>4</sub> (вариант 2)
Газовый бензин (вариант 2)
Остаток K-2 (вариант 2)
C<sub>1</sub>
27,42
-
60,21
-
-
-
60,27
60.17
-
-
-
C<sub>2</sub>
16,63
-
36,36
0,29
-
-
36,32
36,32
0,29
-
-
C<sub>3</sub>
21,73
-
0,12
60,22
-
-
0,10
0,20
60,22
-
-
iC<sub>4</sub>
4,14
-
-
11,47
-
-
-
-
11,47
-
-
nC<sub>4</sub>
10,04
-
-
27,93
0,09
-
-
-
27,91
0,06
-
iC<sub>5</sub>
2,21
-
-
0,08
11,76
-
-
-
0,10
12,05
-
nC<sub>5</sub>
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