RU2690508C2 - Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции - Google Patents

Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции Download PDF

Info

Publication number
RU2690508C2
RU2690508C2 RU2017134420A RU2017134420A RU2690508C2 RU 2690508 C2 RU2690508 C2 RU 2690508C2 RU 2017134420 A RU2017134420 A RU 2017134420A RU 2017134420 A RU2017134420 A RU 2017134420A RU 2690508 C2 RU2690508 C2 RU 2690508C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
fraction
column
hydrocarbon
liquefied
Prior art date
Application number
RU2017134420A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017134420A3 (ru
RU2017134420A (ru
Inventor
Хайнц БАУЭР
Михель ВАРТЕР
Original Assignee
Линде Акциенгезельшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линде Акциенгезельшафт filed Critical Линде Акциенгезельшафт
Publication of RU2017134420A3 publication Critical patent/RU2017134420A3/ru
Publication of RU2017134420A publication Critical patent/RU2017134420A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690508C2 publication Critical patent/RU2690508C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
    • C10G5/06—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas by cooling or compressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F25J3/0214—Liquefied natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04781—Pressure changing devices, e.g. for compression, expansion, liquid pumping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04793—Rectification, e.g. columns; Reboiler-condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F25J2200/06—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system in a classical double column flow-sheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения сжиженного углеводородного газа с низким содержанием азота. Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции (фракции продукта) с содержанием азота ≤ 1 мол.% осуществляют следующим образом. Обогащенную углеводородом фракцию сжижают и переохлаждают с помощью холодильного контура, а затем подвергают ректификационному удалению азота. Способ отличается тем, что: а) сжиженную и переохлажденную обогащенную углеводородом фракцию (2) расширяют (V1) и подают в колонну (Т1) отгонки азота, б) фракцию (4) продукта отводят из ее нижней части, в) обогащенную азотом фракцию (5) отводят из ее верхней части, сжимают (С1), сжижают и переохлаждают (Е1-Е3) с помощью холодильного контура (К), расширяют (V2) и подают в колонну (Т2) азота высокого давления, г) часть потока обогащенной азотом фракции из колонны (Т2) азота высокого давления, который был охлажден с помощью холодильного контура (K), подают в качестве ребойлерного потока (9), д) обедненную азотом фракцию (11) отводят из ее нижней части и подают в колонну (Т1) отгонки азота, е) причем две колонны (Т1, Т2) находятся в тепловом контакте через теплообменник (Е4), который служит в качестве ребойлера для колонны (Т1) отгонки азота и в качестве конденсатора легких фракций для колонны (Т2) азота высокого давления, при этом - ж) между двумя колоннами (Т1, Т2) расположен коллектор (D1) флегмы, из которого отводят газообразный и/или жидкий поток азота высокой чистоты. Технический результат – способ позволяет избежать выделения смеси азот/углеводород, способ характеризуется низкими эксплуатационными затратами, обогащенная углеводородная фракция имеет содержание азота равно или меньше 1 мол.%, другим продуктом является высококонцентрированная фракция азота с содержанием азота по меньшей мере 98 мол.%. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции (фракции продукта) с содержанием азота ≤1 мол. %, в котором обогащенную углеводородом фракцию сжижают и переохлаждают с помощью холодильного контура, а затем подвергают ректификационному удалению азота.
Под термином «холодильный контур» в дальнейшем следует понимать любую холодильную установку и любой холодильный контур, посредством которых обогащенная углеводородом фракция может быть сжижена и затем переохлаждена. Только иллюстративные примеры включают контуры охладителя (смеси) с фазовым превращением и без него, детандерные контуры, абсорбционные системы охлаждения и т.д.
Для азотсодержащих природных газов необходимы подходящие меры по сжижению, чтобы концентрация азота в СПГ (сжиженном природном газе) составляла не более 1 мол. %, иначе возможно появление нежелательных и опасных слоев СПГ различной плотности в резервуаре для хранения СПГ. Известный способ удаления азота состоит в отведении потока топливного газа на холодном конце процесса сжижения природного газа, имеющего явно повышенное содержание азота по сравнению с необработанным газом. Таким образом, для СПГ можно достичь содержания азота не более 1 мол. %, даже если концентрация азота в необработанным газе значительно превышает 1 мол. %. Если газовая турбина должна принимать по меньшей мере часть этого топливного газа, то, в соответствии с конструкцией газовой турбины, здесь также необходимо соблюдать максимально допустимую концентрацию азота, составляющую от 15 до 45 мол. %.
Однако, если содержание азота в природном газе настолько велико, что невозможно одновременно соответствовать максимально допустимому содержанию азота в СПГ и в топливном газе, то обычно приходится выделять высококонцентрированный поток азота, содержащий ≥99 мол. % азота, и выпускать его непосредственно в атмосферу. Этот высококонцентрированный поток азота может быть получен путем разделения топливного газа в так называемой установке удаления азота (УУА) после фактического процесса сжижения природного газа или посредством разделения N2/CH4, интегрированного в процесс сжижения природного газа, как известно, например, из патента США 7520143. В этом разделении N2/CH4 высококонцентрированную фракцию азота, смесь азот/углеводород и фракцию продукта СПГ выводят из процесса разделения. При этом азот отделяют от общего потока необработанного газа в колонне, получая технически чистый азот. Такое значительное обогащение азотом, достигающее, исходя из содержания азота в необработанным газе, обычно до ≥99 мол. % азота, которое происходит при неудовлетворительном равновесии газ/жидкость из-за повышенного давления, требует сравнительно высокой интенсивности разделения и, следовательно, высокого энергопотребления. Во многих случаях, однако, желательно не выделять никаких дополнительных фракций, кроме сжиженного природного газа и высококонцентрированной фракции азота.
Целью настоящего изобретения является создание способа, относящегося к получению сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта с содержанием азота ≤1 мол. %, в котором избегают выделения смеси азот/углеводород при сохранении низких капитальных и эксплуатационных расходов и, помимо сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта, получают только высококонцентрированную фракцию азота с содержанием азота по меньшей мере 98 мол. %, предпочтительно ≥99 мол. %.
Для достижения этой цели предложен способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта с содержанием азота ≤1 мол. %, который отличается тем, что:
а) сжиженную и переохлажденную обогащенную углеводородом фракцию расширяют и подают в колонну отгонки азота,
б) фракцию продукта отводят из ее нижней части,
в) обогащенную азотом фракцию отводят из ее верхней части, сжимают, сжижают и переохлаждают с помощью холодильного контура, расширяют и подают в колонну азота высокого давления,
г) часть потока обогащенной азотом фракции из колонны азота высокого давления, который был охлажден с помощью холодильного контура, подают в качестве ребойлерного потока, а
д) обедненную азотом фракцию отводят из ее нижней части и подают в колонну отгонки азота,
е) причем две колонны находятся в тепловом контакте через теплообменник, который служит в качестве ребойлера для колонны отгонки азота и в качестве конденсатора легких фракций для колонны азота высокого давления, и
ж) между двумя колоннами расположен коллектор флегмы, из которого отводят газообразный и/или жидкий поток азота высокой чистоты.
Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта с содержанием азота ≤1 мол. % по настоящему изобретению позволяет фракционировать обогащенную углеводородом фракцию, подлежащую сжижению, или природный газ, подлежащий сжижению, с получением кондиционного СПГ и так называемого технически чистого азота. При этом не получают никаких дополнительных продуктов / потоков продуктов, в частности, смесей азот/метан. При сравнительно низком давлении, которое выгодно для равновесия газ/жидкость и при котором, следовательно, уменьшается сложность разделения, в колонне отгонки азота происходит уменьшение содержания азота до ≤1 мол. % в фракции продукта, которую отводят из нижней части колонны отгонки азота, при этом не предъявляют особых требований к чистоте обогащенной азотом фракции, которую отводят из верхней части этой колонны, в отношении содержания азота в ней. Эта обогащенная азотом фракция представляет собой только часть обогащенной углеводородом фракции, подлежащей сжижению. Поскольку только эту обогащенную азотом фракцию подвергают предельному обогащению азотом до >98 мол. % в колонне азота высокого давления, то сложность устройства и энергопотребление значительно снижаются по сравнению со способами, известными из уровня техники.
Дополнительные предпочтительные воплощения способа получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта по настоящему изобретению, которые заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения, отличаются тем, что:
- в обогащенной углеводородом фракции, подлежащей сжижению, содержание азота составляет по меньшей мере 2 мол. %, предпочтительно по меньшей мере 3 мол. %,
- сжиженную и переохлажденную обогащенную углеводородом фракцию (2) расширяют до давления 110-200 кПа (1,1-2,0 бар), предпочтительно 115-150 кПа (1,15-1,5 бар),
- обогащенную азотом фракцию, отведенную из верхней части колонны отгонки азота, сжимают до давления 2,5-5,0 МПа (25-50 бар), предпочтительно 3,0-4,5 МПа (30-45 бар),
- колонна азота высокого давления работает при давлении 2,0-3,0 МПа (20-30 бар), предпочтительно 2,2-2,7 МПа (22-27 бар),
- количество ребойлерного потока составляет от 10% до 70%, предпочтительно от 20% до 50%, от количества сжатой обогащенной азотом фракции,
- в потоке азота высокой чистоты, который отводят из коллектора флегмы, содержание азота составляет по меньшей мере 98 мол. %, предпочтительно по меньшей мере 99 мол. %,
- в обогащенной азотом фракции, которую отводят из верхней части колонны отгонки азота, содержание азота составляет от 10 до 60 мол. %, предпочтительно от 30 до 50 мол. %,
- если топливный газ требуется по меньшей мере в одной точке в способе, то используемый топливный газ является частью потока обогащенной углеводородом фракции, подлежащей сжижению, и/или частью потока сжатой обогащенной азотом фракции, подлежащей охлаждению.
Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции продукта по настоящему изобретению и его дополнительные предпочтительные воплощения подробно пояснены демонстрационным примером, показанным на Фиг. 1.
Обогащенную углеводородом фракцию 1, подлежащую сжижению, сжижают и переохлаждают в теплообменниках Е1, Е2 и Е3 или областях теплообмена с помощью холодильного контура. Для ясности холодильный контур K показан только в схематичной форме. Его конструкция не имеет значения для реализации способа по настоящему изобретению. Он только должен быть спроектирован таким образом, чтобы он мог обеспечивать достаточную холодопроизводительность для сжижения и переохлаждения обогащенной углеводородом фракции и для сжижения и переохлаждения обогащенной азотом фракции 5, отведенной из верхней части колонны Т1 отгонки азота, которая будет подробно обсуждаться ниже. В воплощении, показанном на Фиг. 1, сжижение и переохлаждение обогащенной углеводородом фракции 1 и вышеупомянутой обогащенной азотом фракции 5 осуществляют в трех теплообменниках Е1-Е3 или областях теплообмена, где теплообменник Е1 служит для охлаждения, теплообменник Е2 служит для сжижения, а теплообменник Е3 служит для переохлаждения вышеупомянутых фракций. Вместо указанных трех теплообменников Е1-Е3 возможны любые комбинации теплообменников, что означает, что также можно использовать, например, так называемый спирально-змеевиковый теплообменник.
Переохлажденная обогащенная углеводородом фракция 2 имеет температуру от -150°С до -160°С. Ее расширяют в клапане V1 до давления 110-200 кПа (1,1-2,0 бар), предпочтительно 115-150 кПа (1,15-1,5 бар), и подают в колонну Т1 отгонки азота, в ее верхнюю область, в качестве флегмы 3. С помощью теплообменника или ребойлера Е4, нагрев которого будет пояснен далее, в нижней части колонны Т1 отгонки азота устанавливают содержание азота ≤1 мол. %. Таким образом, можно отводить фракцию 4 продукта с содержанием азота ≤1 мол. % из нижней части колонны Т1 отгонки азота. Эту фракцию 4 продукта затем направляют для ее дальнейшего использования, например, для промежуточного хранения в хранилище СПГ.
Из верхней части колонны Т1 отгонки азота отводят обогащенную азотом фракцию 5, имеющую более высокое содержание азота по сравнению с сжиженной обогащенной углеводородом фракцией 3. Содержание азота в ней составляет от 10 до 60 мол. %, предпочтительно от 30 до 50 мол. %. Ее сжимают в компрессоре С1 до давления 2,5-5,0 МПа (25-50 бар), предпочтительно 3,0-4,5 МПа (30-45 бар). В теплообменнике Е5, расположенном ниже по потоку, отводят теплоту сжатия, а сжатую обогащенную азотом фракцию 6 охлаждают до температуры окружающей среды. Затем, как и обогащенную углеводородом фракцию 1, ее охлаждают в теплообменниках Е1-Е3 до температуры между -150°С и -160°С; это приводит к полной конденсации и последующему переохлаждению обогащенной азотом фракции.
Сжиженную обогащенную азотом фракцию 7 расширяют в клапане V2 и подают в колонну Т2 азота высокого давления по трубопроводу 8. Это осуществляют при давлении 2,0-3,0 МПа (20-30 бар), предпочтительно 2,2-2,7 МПа (22-27 бар). Конденсатор легких фракций, используемый в колонне Т2 азота высокого давления, представляет собой описанный выше теплообменник Е4, в котором конденсирующийся азот из колонны Т2 азота высокого давления покрывает потребность в тепле обогащенного углеводородом потока или СПГ, который кипит в нижней части колонны Т1 отгонки азота. Между двумя колоннами Т1/Т2 находится коллектор D1 флегмы, из которого отводят газообразный и/или жидкий поток 10 азота высокой чистоты. Это так называемый технически чистый азот, в котором содержание азота составляет по меньшей мере 98 мол. %, предпочтительно по меньшей мере 99 мол. %.
В колонну Т2 азота высокого давления через клапан V3 подают при соответствующей температуре часть потока обогащенной азотом фракции 5/6, который был охлажден в холодильном контуре К, в качестве ребойлерного потока. Количество ребойлерного потока 9 предпочтительно составляет от 10% до 70%, в частности, от 20% до 50% от количества сжатой обогащенной азотом фракции 6. Ребойлерный поток 9 можно отводить между теплообменниками Е1 и Е2, а также между теплообменниками Е2 и Е3.
Из нижней части колонны Т2 азота высокого давления отводят обедненную азотом фракцию 11, имеющую более низкое содержание азота по сравнению с обогащенной азотом фракцией 5. Ее расширяют в клапане V4 и подают в колонну Т1 отгонки азота ниже точки подачи сжиженной обогащенной углеводородом фракции 3.
Если топливный газ требуется по меньшей мере в одной точке в способе, то используемый топливный газ может представлять собой часть потока обогащенной углеводородом фракции 1, подлежащей сжижению, и/или часть потока сжатой обогащенной азотом фракции 6, подлежащей охлаждению.

Claims (16)

1. Способ получения сжиженной обогащенной углеводородом фракции (фракции продукта) с содержанием азота ≤ 1 мол.%, в котором обогащенную углеводородом фракцию сжижают и переохлаждают с помощью холодильного контура, а затем подвергают ректификационному удалению азота, отличающийся тем, что:
а) сжиженную и переохлажденную обогащенную углеводородом фракцию (2) расширяют (V1) и подают в колонну (Т1) отгонки азота,
б) фракцию (4) продукта отводят из ее нижней части,
в) обогащенную азотом фракцию (5) отводят из ее верхней части, сжимают (С1), сжижают и переохлаждают (Е1-Е3) с помощью холодильного контура (К), расширяют (V2) и подают в колонну (Т2) азота высокого давления,
г) часть потока обогащенной азотом фракции из колонны (Т2) азота высокого давления, который был охлажден с помощью холодильного контура (K), подают в качестве ребойлерного потока (9), а
д) обедненную азотом фракцию (11) отводят из ее нижней части и подают в колонну (Т1) отгонки азота,
е) причем две колонны (Т1, Т2) находятся в тепловом контакте через теплообменник (Е4), который служит в качестве ребойлера для колонны (Т1) отгонки азота и в качестве конденсатора легких фракций для колонны (Т2) азота высокого давления, и
ж) между двумя колоннами (Т1, Т2) расположен коллектор (D1) флегмы, из которого отводят газообразный и/или жидкий поток азота высокой чистоты.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в обогащенной углеводородом фракции (1), подлежащей сжижению, содержание азота составляет по меньшей мере 2 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 3 мол.%.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сжиженную и переохлажденную обогащенную углеводородом фракцию (2) расширяют (V1) до давления 110-200 кПа (1,1-2,0 бар), предпочтительно 115-150 кПа (1,15-1,5 бар).
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что обогащенную азотом фракцию, отведенную из верхней части колонны (Т1) отгонки азота, сжимают (С1) до давления 2,5-5,0 МПа (25-50 бар), предпочтительно 3,0-4,5 МПа (30-45 бар).
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что колонна (Т2) азота высокого давления работает при давлении 2,0-3,0 МПа (20-30 бар), предпочтительно 2,2-2,7 МПа (22-27 бар).
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что количество ребойлерного потока (9) составляет от 10 до 70%, предпочтительно от 20 до 50% от количества сжатой обогащенной азотом фракции (5, 6).
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в потоке азота высокой чистоты, который отводят из коллектора (D1) флегмы, содержание азота составляет по меньшей мере 98 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 99 мол.%.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что в обогащенной азотом фракции, которую отводят из верхней части колонны (Т1) отгонки азота, содержание азота составляет от 10 до 60 мол.%, предпочтительно от 30 до 50 мол.%.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором топливный газ, особенно в качестве топлива для привода компрессора, требуется по меньшей мере в одной точке в способе, отличающийся тем, что используемый топливный газ является частью потока обогащенной углеводородом фракции (1), подлежащей сжижению, и/или частью потока сжатой обогащенной азотом фракции (6), подлежащей сжижению.
RU2017134420A 2015-03-31 2016-03-01 Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции RU2690508C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015004120.7 2015-03-31
DE102015004120.7A DE102015004120A1 (de) 2015-03-31 2015-03-31 Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
PCT/EP2016/000353 WO2016155863A1 (de) 2015-03-31 2016-03-01 Verfahren zum abtrennen von stickstoff aus einer kohlenwasserstoff-reichen fraktion

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017134420A3 RU2017134420A3 (ru) 2019-04-30
RU2017134420A RU2017134420A (ru) 2019-04-30
RU2690508C2 true RU2690508C2 (ru) 2019-06-04

Family

ID=55527507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017134420A RU2690508C2 (ru) 2015-03-31 2016-03-01 Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10508244B2 (ru)
CN (1) CN107532847B (ru)
AU (1) AU2016239338B2 (ru)
CA (1) CA2981084C (ru)
DE (1) DE102015004120A1 (ru)
MX (1) MX2017012533A (ru)
MY (1) MY184147A (ru)
RU (1) RU2690508C2 (ru)
WO (1) WO2016155863A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11686528B2 (en) 2019-04-23 2023-06-27 Chart Energy & Chemicals, Inc. Single column nitrogen rejection unit with side draw heat pump reflux system and method
US20230324116A1 (en) * 2022-04-11 2023-10-12 Bizzybee LLC Systems and methods for separating a mixture of compressed-gas solvents

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4455158A (en) * 1983-03-21 1984-06-19 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection process incorporating a serpentine heat exchanger
US4878932A (en) * 1989-03-21 1989-11-07 Union Carbide Corporation Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane
US5617741A (en) * 1995-02-10 1997-04-08 Air Products And Chemicals, Inc. Dual column process to remove nitrogen from natural gas
DE10049830A1 (de) * 2000-10-09 2002-04-18 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Stickstoff-enthaltenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
RU2337130C2 (ru) * 2003-05-22 2008-10-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Отвод азота из конденсированного природного газа
RU2355960C1 (ru) * 2005-04-22 2009-05-20 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Двухступенчатый отвод азота из сжиженного природного газа
RU2524312C2 (ru) * 2009-02-10 2014-07-27 Линде Акциенгезелльшафт Способ удаления азота

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0933166A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Teisan Kk 超高純度窒素製造方法及び装置
GB0220791D0 (en) * 2002-09-06 2002-10-16 Boc Group Plc Nitrogen rejection method and apparatus
DE102005008059A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-31 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Stickstoff-enthaltenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
DE102007010032A1 (de) * 2007-03-01 2008-09-04 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus verflüssigtem Erdgas
FR2936864B1 (fr) * 2008-10-07 2010-11-26 Technip France Procede de production de courants d'azote liquide et gazeux, d'un courant gazeux riche en helium et d'un courant d'hydrocarbures deazote et installation associee.
US8627681B2 (en) * 2009-03-04 2014-01-14 Lummus Technology Inc. Nitrogen removal with iso-pressure open refrigeration natural gas liquids recovery
GB2455462B (en) * 2009-03-25 2010-01-06 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen
US20100251765A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-07 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic Separation of Synthesis Gas
US9021832B2 (en) * 2010-01-14 2015-05-05 Ortloff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
WO2013055305A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Price, Brian, C. Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415345A (en) * 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4455158A (en) * 1983-03-21 1984-06-19 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection process incorporating a serpentine heat exchanger
US4878932A (en) * 1989-03-21 1989-11-07 Union Carbide Corporation Cryogenic rectification process for separating nitrogen and methane
US5617741A (en) * 1995-02-10 1997-04-08 Air Products And Chemicals, Inc. Dual column process to remove nitrogen from natural gas
DE10049830A1 (de) * 2000-10-09 2002-04-18 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Stickstoff-enthaltenden Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
RU2337130C2 (ru) * 2003-05-22 2008-10-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Отвод азота из конденсированного природного газа
RU2355960C1 (ru) * 2005-04-22 2009-05-20 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Двухступенчатый отвод азота из сжиженного природного газа
RU2524312C2 (ru) * 2009-02-10 2014-07-27 Линде Акциенгезелльшафт Способ удаления азота

Also Published As

Publication number Publication date
MX2017012533A (es) 2018-01-18
CN107532847A (zh) 2018-01-02
AU2016239338A1 (en) 2017-10-12
CN107532847B (zh) 2020-05-22
RU2017134420A3 (ru) 2019-04-30
DE102015004120A1 (de) 2016-10-06
US10508244B2 (en) 2019-12-17
US20180051215A1 (en) 2018-02-22
CA2981084A1 (en) 2016-10-06
CA2981084C (en) 2023-02-14
RU2017134420A (ru) 2019-04-30
MY184147A (en) 2021-03-23
AU2016239338B2 (en) 2021-03-04
WO2016155863A1 (de) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5997798B2 (ja) 等圧開放冷凍天然ガス液回収による窒素除去
CN105043011B (zh) 在生产液化天然气时用中间进料气体分离来一体地移除氮
AU755559B2 (en) A process for separating a multi-component pressurized feed stream using distillation
US10113127B2 (en) Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas
AU2011272754B2 (en) Methods and systems for recovering liquified petroleum gas from natural gas
AU2007229546B2 (en) Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
US3721099A (en) Fractional condensation of natural gas
US10215488B2 (en) Treatment of nitrogen-rich natural gas streams
US9903646B2 (en) Apparatus for ethane liquefaction with demethanization
CN108700373B (zh) 用于稀有气体回收的***和方法
MX2011004356A (es) Separacion de nitrogeno de gas natural.
EP3205964A2 (en) Recovery of helium from nitrogen-rich streams
RU2690508C2 (ru) Способ удаления азота из обогащенной углеводородом фракции
US20150047390A1 (en) Process and apparatus for separating a carbon dioxide-rich gas by distillation
WO2019175148A1 (en) Method for operating a feed gas processing plant
KR20230154423A (ko) Co2가 풍부한 가스의 액화 방법 및 장치
KR20230136153A (ko) 액체 이산화탄소를 생성하기 위해 이산화탄소가 풍부한 흐름을 증류에 의해 분리하기 위한 방법 및 장치
RU2020121255A (ru) Способ получения чистого азота из потока природного газа, содержащего азот