F25J3 / 02 - ректифікацією, тобто шляхом безперервного обміну тепла і матеріалу між потоком пари і потоком рідини (F25J 3/08 має перевагу)
Власники патенту RU 2296922:
ТОВ Виробничий кооператив Науково-виробнича фірма "Екіп" (RU)
Винахід відноситься до галузі хімічної, газової та нафтової промисловості. Спосіб отримання чистого метану включає сепарацію магістрального природного газу від механічних домішок і краплинної вологи, адсорбционную осушку, охолодження в теплообміннику і ректифікацію з отриманням чистого метану. Газ після теплообмінника подають в колону дворазовою ректифікації, де його поділяють в нижній ректифікаційної колоні на суміш метану та азоту і кубову рідина. Кубову рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник, рідку суміш метану та азоту подають з кишень нижнього кондесатора-випарника в верхню колону ректифікації. Чистий газоподібний метан відводять з нижнього конденсатора-випарника. Охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора-випарника і продукційного чистого газоподібного метану. В іншому варіанті винаходу газоподібну суміш метану та азоту подають з нижнього кондесатора-випарника в верхню колону ректифікації, кубову рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник. Чистий рідкий метан відводять з нижнього конденсатора-випарника. Охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора-випарника. Використання винаходу дозволить підвищити ефективність отримання чистого метану. 2 н. і 2 з.п. ф-ли, 1 мул.
Відомий спосіб поділу природного газу, в якому газ охолоджують в теплообміннику і подають на поділ в колону дворазовою ректифікації (див. Патент US 4588427, F 25 J 3/02, 1986).
Недоліками відомого способу є наявність великої кількості зовнішніх тепло- і холодоносіїв, за допомогою яких здійснюється харчування колони. Реалізація даного способу вимагає підтримки в циклі підвищеного тиску, що вимагає металлоемкого обладнання.
Недоліками відомого способу є низька концентрація одержуваного продукту (98,16% СН4), використання при реалізації способу складних машин: детандера-компресора і насоса, а також водяної пари - як джерело тепла для кипіння кубової рідини.
Завдання, яке вирішується заявленим винаходом, полягає в розробці ефективного способу отримання чистого метану, в якому отримують метан з концентрацією СН4 не менше 99,95% без використання складних машинних способів охолодження.
Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання чистого метану, що включає попередню сепарацію магістрального природного газу від механічних домішок і краплинної вологи, адсорбционную осушку, охолодження в теплообміннику і ректифікацію з отриманням чистого метану, згідно з першим варіантом винаходу, газ після теплообмінника подають в колону дворазовою ректифікації, де його поділяють в нижній ректифікаційної колоні на суміш метану та азоту і кубову рідина, рідку суміш метану та азоту подають з кишень нижнього до ндесатора-випарника в верхню колону ректифікації, кубову рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник, а чистий газоподібний метан відводять з нижнього конденсатора-випарника, причому охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора-випарника і продукційного чистого газоподібного метану.
Змішуються потоки кубової рідини і рідкого азоту, що направляються в верхній конденсатор-випарник, знаходяться в співвідношенні 6,25: 5.
Поставлена задача також вирішується тим, що в способі отримання чистого метану, що включає попередню сепарацію магістрального природного газу від механічних домішок і краплинної вологи, адсорбционную осушку, охолодження в теплообміннику і ректифікацію з отриманням чистого метану, згідно з другим варіантом винаходу, газ після теплообмінника подають в колону дворазовою ректифікації, де його поділяють в нижній ректифікаційної колоні на суміш метану та азоту і кубову рідина, газоподібну суміш метану та азоту подають з ніжнег про кондесатора-випарника в верхню колону ректифікації, кубову рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник, а чистий рідкий метан відводять з нижнього конденсатора-випарника, причому охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора-випарника.
Змішуються потоки кубової рідини і рідкого азоту, що направляються в верхній конденсатор-випарник, знаходяться в співвідношенні 6,25: 5.
Установка, в якій реалізується пропонований спосіб за першим та другим варіантами, представлена на кресленні.
Установка включає лінію 1 подачі газу, фільтр 2, сепаратор 3, блок осушки 4, що включає три адсорбера, електронагрівач 5, випарник 6, колону дворазовою ректифікації 7, що складається з верхньої колони 8 і нижньої колони 9, в якій розміщені нижній конденсатор-випарник 10 і верхній конденсатор-випарник 11, трехпоточная теплообмінник 12, мембранний компресор 13, наповнювальні рампи 14.
Спосіб реалізується в такий спосіб.
Природний газ із заводської мережі по лінії 1 подачі газу через фільтр 2 надходить на вхід установки. У сепараторі 3 відбувається відділення крапельних домішок і грубих механічних частинок. Далі газ надходить в один з перемикаються адсорберов блоку осушки 4, де здійснюється його осушення від вологи і очищення від вуглекислого газу на синтетичних цеолітах NaX, якими заповнені адсорбер. Адсорбер працюють циклічно: перший - в роботі, другий - на регенерації, третій - на охолодженні. Цикл перемикання адсорберов розрахований на 8 годин роботи в одному режимі. Регенерація адсорбера проводиться потоком газоподібного азоту, що надходять з верху верхньої колони 8 через випарник 6 і електронагрівач 5, в якому здійснюється нагрів регенеруючого газу до температури регенерації Т = 250 # x000B0; С. Охолодження адсорберов здійснюється потоком газоподібного азоту, що надходять з верху верхньої колони 8 через випарник 6, минаючи електронагрівач 5.
З адсорбера сухий газ 5 надходить в теплообмінник 12, де охолоджується до температури, близької до температури насичення, і частково скраплюється. При цьому в рідку фазу випадають важкі вуглеводні, бутан і ізобутан.
Газова суміш з теплообмінника 12 в стані насичення надходить у нижню частину нижньої колони 9 і у вигляді пари піднімається вгору по насадці цієї колони. Зверху насадка колони зрошується рідиною, що утворюється при конденсації пари в нижньому конденсаторі-випарнику 10. У процесі теплообміну між парою і рідиною в нижній колоні 9 тяжелолетучіе компоненти практично повністю відмиваються і переходять в рідку фазу, так що у верхній частині нижньої колони 9 пар складається тільки з легколетких компонентів - азоту і метану. Ця суміш виводиться з верхньої частини нижньої колони і подається на поділ в верхню колону 8.
Установка може працювати в двох режимах: газовому та рідинному.
У газовому режимі в верхню колону подається рідка суміш метану з азотом, що відбирається з кишень нижнього конденсатора-випарника 10.
Як готового продукту з верхньої колони відводиться потік газоподібного метану, який виводиться через теплообмінник 12 у вигляді одного з зворотних потоків, де він підігрівається за рахунок охолодження прямого потоку до температури навколишнього середовища і подається на всмоктування мембранного компресора. Компресор стискає газ до тиску наповнення балонів і подає газ на одну з наповнювальних рамп 14. Наповнювальні рампи працюють по черзі: одна працює в режимі наповнення, інша - в режимі підготовки до наповнення.
В рідинному режимі з нижнього конденсатора-випарника відбирається газоподібна суміш метану та азоту і надходить в середню частину верхньої колони 8 і у вигляді пари піднімається вгору по насадці цієї колони. Зверху насадка колони зрошується рідиною, що утворюється при конденсації пари в верхньому конденсаторі-випарнику 11. У процесі теплообміну між парою і рідиною у верхній колоні 8 пари метану практично повністю відмиваються і переходять в рідку фазу, так що у верхній частині колони пар складається тільки з легколетких компонентів - азоту і метану. Ця суміш виводиться з верхньої частини нижньої колони на свічку.
Як готового продукту з нижньої частини верхньої колони 9 по лінії 15 відводиться потік рідкого метану, який зливається в криогенну ємність (не показана).
У верхній колоні 8 відбувається поділ суміші на чистий метан і отбросной газ, збагачений азотом.
Флегмовое харчування верхньої колони забезпечується за рахунок кипіння в верхньому конденсаторі-випарнику 11 суміші кубової рідини, яка подається в верхній конденсатор-випарник 11 з куба нижньої колони, і рідкого азоту, що подається по лінії 16 з криогенного резервуара (не показаний). Суміш рідкого азоту і кубової рідини випаровується в верхньому конденсаторі-випарнику 11 за рахунок конденсації частини парів у верхній колоні 8. Пара, що утворилася відводиться з конденсатора-випарника і піднімається у вигляді одного з зворотних потоків в теплообмінник 12, де він підігрівається за рахунок охолодження прямого потоку до температури, близької до температури навколишнього середовища, і направляється на свічку.
1. Спосіб отримання чистого метану, що включає попередню сепарацію магістрального природного газу від механічних домішок і краплинної вологи, адсорбционную осушку, охолодження в теплообміннику і ректифікацію з отриманням чистого метану, який відрізняється тим, що газ після теплообмінника подають в колону дворазовою ректифікації, де його поділяють в нижньої ректифікаційної колоні на суміш метану та азоту і кубову рідина, рідку суміш метану та азоту подають з кишень нижнього кондесатора-випарника в верхню ректификационную колон , Кубову рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник, а чистий газоподібний метан відводять з нижнього конденсатора-випарника, причому охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора- випарника і продукційного чистого газоподібного метану.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що змішуються потоки кубової рідини і рідкого азоту, що направляються в верхній конденсатор-випарник, знаходяться в співвідношенні 6,25: 5.
3. Спосіб отримання чистого метану, що включає попередню сепарацію магістрального природного газу від механічних домішок і краплинної вологи, адсорбционную осушку, охолодження в теплообміннику і ректифікацію з отриманням чистого метану, який відрізняється тим, що газ після теплообмінника подають в колону дворазовою ректифікації, де його поділяють в нижньої ректифікаційної колоні на суміш метану та азоту і кубову рідина, газоподібну суміш метану та азоту подають з нижнього кондесатора-випарника в верхню колону ректифікації, до убовую рідина з нижньої колони змішують з рідким азотом, що подається з криогенного резервуара, і направляють в верхній конденсатор-випарник, а чистий рідкий метан відводять з нижнього конденсатора-випарника, причому охолодження прямого потоку в теплообміннику здійснюють за рахунок підігріву пара з верхнього конденсатора-випарника .
4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що змішуються потоки кубової рідини і рідкого азоту, що направляються в верхній конденсатор-випарник, знаходяться в співвідношенні 6,25: 5.