close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337130

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 337 130
(13)
C2
(51) МПК
C10L 3/10 (2006.01)
F25J 3/02 (2006.01)
F25J 3/08 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2005140104/15, 05.03.2004
(30) Конвенционный приоритет:
22.05.2003 US 10/444,029
(73) Патентообладатель(и):
ЭР ПРОДАКТС ЭНД КЕМИКАЛЗ, ИНК. (US)
(43) Дата публикации за вки: 10.05.2006
R U
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
05.03.2004
(72) Автор(ы):
БРОСТОУ Адам Адриан (US),
РОБЕРТС Марк Джулиан (US),
СПИЛСБЕРИ Кристофер Джеффри (GB)
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
2 3 3 7 1 3 0
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: ЕР 0725256 А1, 07.08.1996. ЕР 1258690
A1, 20.11.2002. RU 2099654 С1, 20.12.1997. RU
2069293 С1, 20.11.1996. RU 1029833 А,
30.07.1975.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
22.12.2005
2 3 3 7 1 3 0
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2004/104143 (02.12.2004)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
EP 2004/002257 (05.03.2004)
Адрес дл переписки:
129010, Москва, ул. Б.Спасска , 25, стр.3,
ООО "Юридическа фирма Городисский и
Партнеры", пат.пов. Е.Е.Назиной, рег. № 517
(54) ОТВОД АЗОТА ИЗ КОНДЕНСИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в
технологии обработки природного газа. Способ
отвода
азота
включает
введение
конденсированного природного газа в первом
положении дистилл ционной колонны, отбор
обогащенного азотом потока пара из головной
части дистилл ционной колонны и отбор
очищенного потока сжиженного природного газа из
нижней части колонны. Поток холодного орошени ввод т в дистилл ционную колонну во втором
положении, наход щемс выше первого
положени . Способ также включает либо
охлаждение
очищенного
потока
сжиженного
природного
газа,
или
охлаждение
потока
конденсированного
природного
газа,
либо
охлаждение как очищенного потока сжиженного
природного газа, так и потока конденсированного
природного газа. Технический результат: удаление
азота с минимальными потер ми метана и
обеспечение
принудительного
охлаждени сжиженного природного газа. 5 н. и 28 з.п. ф-лы,
8 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 3 7 1 3 0
2 3 3 7 1 3 0
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 130
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C10L 3/10 (2006.01)
F25J 3/02 (2006.01)
F25J 3/08 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005140104/15, 05.03.2004
(72) Inventor(s):
BROSTOU Adam Adrian (US),
ROBERTS Mark Dzhulian (US),
SPILSBERI Kristofer Dzheffri (GB)
(24) Effective date for property rights: 05.03.2004
(30) Priority:
22.05.2003 US 10/444,029
(43) Application published: 10.05.2006
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
2 3 3 7 1 3 0
(85) Commencement of national phase: 22.12.2005
(86) PCT application:
EP 2004/002257 (05.03.2004)
(87) PCT publication:
WO 2004/104143 (02.12.2004)
2 3 3 7 1 3 0
R U
(54) NITROGEN ELIMINATION FROM CONDENSATED NATURAL GAS
(57) Abstract:
FIELD: chemistry, processing technology.
SUBSTANCE: method for nitrogen elimination
include condensed natural gas introduction into
distillation
column
first
position,
nitrogen
enriched
vapour
flow
discharge
from
the
distillation
column
head
part,
and
purified
condensed
natural
gas
flow
intake
from
distillation column lower part. Cold reflux flow
is input into the distillation column second
position,
situated
upwards
from
the
first
position.
The
method
also
includes
either
purified liquid natural gas flow cooling, or
condensed natural gas flow cooling, or cooling
both purified
liquid
natural gas
flow
and
condensed natural gas flow.
EFFECT: nitrogen elimination with minimum
methane loss, and providing forced cooling of
liquid natural gas.
Страница: 3
33 cl, 8 dwg
C 2
C 2
Mail address:
129010, Moskva, ul. B.Spasskaja, 25, str.3,
OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. E.E.Nazinoj, reg. № 517
EN
R U
(73) Proprietor(s):
EhR PRODAKTS EhND KEMIKALZ, INK. (US)
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Уровень техники
Сырой природный газ содержит в основном метан, а также содержит многочисленные
микросоставл ющие (примеси), такие как вода, сероводород, двуокись углерода, ртуть,
азот и легкие углеводороды, как правило, имеющие от двух до шести атомов углерода.
Некоторые из этих составл ющих, такие как вода, сероводород, двуокись углерода и
ртуть, представл ют собой загр знени , которые вл ютс вредными дл последующих
стадий процесса, таких как переработка природного газа или производство сжиженного
природного газа (СПГ), и эти загр знени должны удал тьс перед этими стади ми
переработки. После удалени этих загр знений углеводороды, более т желые, чем метан,
конденсируютс и извлекаютс в виде жидкостей природного газа (NGL), а остающийс газ, который содержит, прежде всего, метан, азот и оставшиес легкие углеводороды,
охлаждают и конденсируют с получением конечного продукта - СПГ.
Поскольку сырой природный газ может содержать 1-10% мол рных азота, удаление
азота вл етс необходимым во многих схемах производства СПГ. Дл отвода азота из
СПГ перед хранилищем конечного продукта могут использоватьс установка отвода азота
(NRU) и/или одна или несколько стадий испарени . Отвод азота требует дополнительного
принудительного охлаждени , и это принудительное охлаждение может обеспечиватьс за
счет расширени исходных материалов в систему отвода азота, за счет расширени извлеченного газа, обогащенного азотом, за счет использовани части принудительного
охлаждени , предусмотренного дл сжижени , или с помощью их сочетаний. В зависимости
от способа отвода азота отведенный азот по-прежнему может содержать значительную
концентрацию метана, и, если это так, этот отведенный поток азота не может
выпускатьс наружу и должен подаватьс в систему сгорани установки.
При производстве СПГ сжижение, как правило, осуществл етс при повышенных
давлени х в пределах от 500 до 1000 фунт/кв.дюйм, и по этой причине СПГ из секции
сжижени должен подвергнутьс уменьшению давлени или испар тьс при давлении,
близком к атмосферному давлению. На этой стадии испарени испаренный газ,
содержащий оставшийс азот, и испаренный продукт - метан - откачивают дл использовани в качестве топлива. Дл сведени к минимуму образовани испаренного
газа процесс сжижени , как правило, включает в себ конечную стадию переохлаждени ,
котора требует дополнительного принудительного охлаждени .
При определенных операци х с СПГ генераци потоков горючих газов на конечных
стади х процесса сжижени может быть нежелательной. Это уменьшает доступные
возможности дл утилизации отведенного азота, поскольку удаление в атмосферу
вл етс возможным, только если отводимый азот содержит низкие концентрации метана,
например, примерно ниже 5% мол рных. Такие низкие концентрации метана в отведенном
азоте могут поддерживатьс только посредством эффективной установки отвода азота, и
это требует достаточного принудительного охлаждени дл осуществлени разделени азота и метана.
В области СПГ имеетс необходимость в усовершенствованных способах отвода азота,
которые свод т к минимуму отвод метана и которые эффективно встраиваютс в систему
принудительного охлаждени СПГ. Насто щее изобретение, как описываетс ниже и
определ етс в прилагаемой формуле изобретени , удовлетвор ет эту потребность
посредством создани вариантов осуществлени способа дл удалени азота из СПГ при
минимальных потер х метана, при этом способ объедин ет производство и хранение СПГ
с эффективным принудительным охлаждением дл отвода азота и охлаждени конечного
продукта.
Сущность изобретени Один из вариантов осуществлени насто щего изобретени включает способ отвода
азота из конденсированного природного газа, который включает в себ : (a) введение
конденсированного природного газа в дистилл ционную колонну, в первом положении в
ней, извлечение обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны и извлечение очищенного потока сжиженного природного газа из нижней части
Страница: 4
DE
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
колонны; (b) введение потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором
положении, выше первого положени , в котором принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени получают посредством сжати и совершающего внешнюю
работу расширени потока холодильного агента, содержащего азот; и (c) либо (1)
охлаждение очищенного потока сжиженного природного газа или охлаждение потока
конденсированного природного газа, либо (2) охлаждение как очищенного потока
сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа, где
принудительное охлаждение при (1) или (2) получаетс посредством сжати и
совершающего внешнюю работу расширени потока холодильного агента, содержащего
азот. Поток холодильного агента может содержать весь поток обогащенных азотом паров
из дистилл ционной колонны или его часть. Обогащенный азотом поток пара из головной
части колонны может содержать менее чем 5% мол рных метана и может содержать менее
чем 2% мол рных метана.
Способ, кроме того, может включать в себ охлаждение конденсированного природного
газа перед введением в дистилл ционную колонну с помощью косвенного теплообмена с
испар ющейс жидкостью, извлекаемой из нижней части дистилл ционной колонны, дл создани потока испаренных донных фракций и охлажденного потока конденсированного
природного газа и введение потока испаренных донных фракций в дистилл ционную
колонну дл создани в ней парообразовани при кипении. Давление охлажденного
конденсированного природного газа может быть понижено посредством расширительного
клапана или детандера перед дистилл ционной колонной.
Поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл создани потока холодного
орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо (i) очищенного потока
сжиженного природного газа, или потока конденсированного природного газа, либо (ii)
как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа могут обеспечиватьс посредством
(1) объединени обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны с обогащенным азотом потоком, после расширени с совершением внешней
работы, с получением объединенного холодного потока, обогащенного азотом;
(2) нагрева объединенного холодного потока, обогащенного азотом, чтобы обеспечить с
помощью косвенного теплообмена принудительное охлаждение дл получени потока
холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо (i) очищенного
потока сжиженного природного газа, или потока конденсированного природного газа, либо
(ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа, тем самым генериру нагретый поток, обогащенный азотом;
(3) дополнительного нагрева нагретого потока, обогащенного азотом, с помощью
косвенного теплообмена со сжатым потоком, обогащенным азотом, с обеспечением тем
самым охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, и дополнительно нагретого
потока, обогащенного азотом;
(4) отведени первой части дополнительно нагретого потока, обогащенного азотом, в
виде потока отведенного азота и сжати второй части дополнительно нагретого потока,
обогащенного азотом, дл создани сжатого потока, обогащенного азотом, из (3);
(5) отведени первой части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, и
расширени с совершением внешней работы части охлажденного сжатого потока,
обогащенного азотом, дл обеспечени обогащенного азотом потока после расширени с
совершением внешней работы из (1); и
(6) охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с холодным потоком, обогащенным азотом, дл обеспечени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, и уменьшени давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, дл обеспечени потока холодного
орошени .
Очищенный поток сжиженного природного газа может охлаждатьс с помощью
косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
Страница: 5
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, с получением продукта - сжиженного природного переохлажденного газа.
Альтернативно поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл обеспечени потока холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо (i) очищенного потока сжиженного природного газа, или потока конденсированного
природного газа, либо (ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и
потока конденсированного природного газа могут обеспечиватьс посредством
(1) нагрева обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны, чтобы обеспечить с помощью косвенного теплообмена первую часть
принудительного охлаждени дл генерировани потока холодного орошени и охладить
либо (i) очищенный поток сжиженного природного газа, или поток конденсированного
природного газа, либо (ii) как очищенный поток сжиженного природного газа, так и
поток конденсированного природного газа, создава тем самым нагретый поток
обогащенного азотом пара;
(2) отвода первой части нагретого потока обогащенного азотом пара в виде потока
отведенного азота и сжати второй части нагретого потока обогащенного азотом пара дл создани сжатого потока, обогащенного азотом;
(3) объединени сжатого потока, обогащенного азотом, с обогащенным азотом нагретым
потоком, расширенным с совершением внешней работы, дл создани объединенного
потока, обогащенного азотом, и сжати объединенного потока, обогащенного азотом, дл создани объединенного сжатого потока, обогащенного азотом;
(4) охлаждени объединенного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением
охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, расширени с совершением внешней
работы первой части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением
холодного потока холодильного агента, обогащенного азотом, и нагрева холодного потока
холодильного агента, обогащенного азотом, дл обеспечени с помощью косвенного
теплообмена второй части принудительного охлаждени дл генерировани потока
холодного орошени и дл охлаждени либо (i) очищенного потока сжиженного природного
газа, или потока конденсированного природного газа, либо (ii) как очищенного
сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа, создава тем самым нагретый поток, обогащенный азотом, расширенный с совершением внешней
работы; и
(5) охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, дл создани холодного сжатого потока, обогащенного азотом, и уменьшени давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, дл создани потока холодного
орошени .
Очищенный поток сжиженного природного газа может подвергатьс переохлаждению с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, дл создани продукта - переохлажденного сжиженного природного газа.
Способ может, кроме того, включать в себ уменьшение давлени холодного сжатого
потока, обогащенного азотом, с созданием холодного двухфазного потока, обогащенного
азотом, разделение холодного двухфазного потока, обогащенного азотом, с получением
холодного потока жидкости, обогащенной азотом, и холодного потока пара, обогащенного
азотом, уменьшение давлени холодного потока жидкости, обогащенной азотом, дл создани потока холодного орошени , и объединение холодного потока обогащенного
азотом пара с холодным потоком холодильного агента, обогащенного азотом, из (4).
Кроме того, способ также может включать в себ уменьшение давлени холодного потока
обогащенного азотом пара дл создани потока пара с пониженным давлением и
объединение потока пара с пониженным давлением либо с холодным потоком
холодильного агента, обогащенного азотом, из (4), либо с обогащенным азотом потоком
Страница: 6
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
пара из головной части дистилл ционной колонны согласно (1).
Если это желательно, часть холодного потока жидкости, обогащенной азотом, может
испар тьс в промежуточном конденсаторе, в дистилл ционной колонне, между первым и
вторым положени ми в ней, с формированием испаренного потока, обогащенного азотом, и
испаренный поток, обогащенный азотом, объедин ют с холодным потоком обогащенного
азотом пара.
Способ может, кроме того, включать в себ уменьшение давлени потока
конденсированного природного газа с образованием двухфазного потока, разделение
двухфазного потока на поток обогащенной метаном жидкости и поток пара, обогащенного
азотом, охлаждение потока обогащенной метаном жидкости с помощью косвенного
теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части дистилл ционной
колонны и холодным потоком обогащенного азотом холодильного агента дл создани входного потока конденсированного природного переохлажденного газа, дополнительное
охлаждение входного потока конденсированного природного переохлажденного газа с
помощью косвенного теплообмена с испаренной жидкостью, извлекаемой из нижней части
дистилл ционной колонны, дл создани потока испаренных донных фракций, введение
потока испаренных донных фракций в дистилл ционную колонну дл создани в ней
парообразовани при кипении, охлаждение потока обогащенного азотом пара с помощью
косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком обогащенного азотом холодильного агента
дл создани охлажденного входного потока природного газа и введение охлажденного
входного потока природного газа в дистилл ционную колонну в точке, промежуточной
между первым и вторым положением в ней.
Необ зательно очищенный поток сжиженного природного газа может подвергатьс переохлаждению с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара
из головной части дистилл ционной колонны и с холодным потоком холодильного агента,
обогащенного азотом.
После охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком обогащенного азотом холодильного агента
и перед уменьшением давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, дл создани потока холодного орошени холодный сжатый поток, обогащенный азотом, может
дополнительно охлаждатьс с помощью косвенного теплообмена с испаренной жидкостью,
отводимой из нижней части дистилл ционной колонны, создава тем самым поток
испаренных донных фракций, и введение потока испаренных донных фракций в
дистилл ционную колонну дл создани в ней парообразовани при кипении.
Альтернативно поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо (i)
очищенного потока сжиженного природного газа, или потока конденсированного природного
газа, либо (ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока
конденсированного природного газа могут обеспечиватьс посредством
(1) нагрева холодного потока обогащенного азотом пара, чтобы обеспечить первую
часть принудительного охлаждени дл получени потока холодного орошени и
принудительного охлаждени дл охлаждени либо (i) очищенного потока сжиженного
природного газа, или потока конденсированного природного газа, либо (ii) как
очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа, создава тем самым нагретый поток пара, обогащенного азотом;
(2) сжати нагретого потока обогащенного азотом пара дл создани обогащенного
азотом сжатого потока;
(3) объединени обогащенного азотом сжатого потока с обогащенным азотом нагретым
потоком, расширенным с совершением внешней работы, дл создани объединенного
потока, обогащенного азотом, и сжати объединенного потока, обогащенного азотом, дл создани объединенного сжатого потока, обогащенного азотом;
Страница: 7
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(4) охлаждени обогащенного азотом объединенного сжатого потока с получением
обогащенного азотом охлажденного сжатого потока, расширени с совершением внешней
работы первой части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с получением
холодного потока обогащенного азотом холодильного агента и нагрева холодного потока
обогащенного азотом холодильного агента, чтобы обеспечить вторую часть
принудительного охлаждени дл охлаждени либо (ii) очищенного потока сжиженного
природного газа, или потока конденсированного природного газа, либо (ii) как
очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа, создава тем самым нагретый поток, обогащенный азотом, расширенный
с совершением внешней работы, из (3);
(f) охлаждени второй части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с
помощью косвенного теплообмена с холодным обогащенным азотом потоком пара из
головной части колонны и холодным потоком обогащенного азотом холодильного агента
дл создани обогащенного азотом холодного сжатого потока и уменьшени давлени обогащенного азотом холодного сжатого потока, дл создани холодного потока
обогащенного азотом холодильного агента; и
(g) частичной конденсации пара из головной части дистилл ционной колонны в
конденсаторе в головной части колонны с помощью косвенного теплообмена с холодным
потоком обогащенного азотом холодильного агента, с образованием двухфазного потока из
головной части колонны и обогащенного азотом потока пара, из (1), разделени двухфазного потока из головной части колонны на паровую часть и жидкую часть,
возвращени жидкой части в дистилл ционную колонну в виде потока холодного орошени и отвода паровой части как потока отведенного азота.
Другой вариант осуществлени насто щего изобретени включает в себ способ дл отвода азота из конденсированного природного газа, который включает в себ (a) введение исходного материала конденсированного природного газа в
дистилл ционную колонну в первом положении в ней, извлечение обогащенного азотом
потока пара из головной части дистилл ционной колонны и извлечение очищенного потока
сжиженного природного газа из нижней части колонны; и
(b) введение потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором
положении, выше первого положени , где поток холодного орошени и принудительное
охлаждение дл создани потока холодного орошени получают посредством стадий,
которые включают в себ сжатие всего обогащенного азотом потока пара из головной
части колонны или его части, с образованием обогащенного азотом сжатого потока,
расширение с совершением внешней работы части обогащенного азотом сжатого потока
дл генерировани принудительного охлаждени дл создани потока холодного орошени и охлаждение и уменьшение давлени другой части сжатого потока, обогащенного азотом,
дл создани потока холодного орошени .
Питание дл дистилл ционной колонны в виде конденсированного природного газа
может обеспечиватьс за счет охлаждени конденсированного природного газа с помощью
косвенного теплообмена с испаренной жидкостью, извлекаемой из нижней части
дистилл ционной колонны, дл создани потока испаренных донных фракций и введени потока испаренных донных фракций в дистилл ционную колонну дл создани в ней
парообразовани при кипении.
Альтернативно поток холодного орошени и принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени могут обеспечиватьс путем
(a) нагрева обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны, чтобы обеспечить первую часть принудительного охлаждени дл создани потока холодного орошени , тем самым обеспечива нагретый поток пара, обогащенный
азотом;
(b) извлечени первой части нагретого потока пара, обогащенного азотом, как потока
отведенного азота, и сжати второй части нагретого потока пара, обогащенного азотом,
с обеспечением сжатого потока, обогащенного азотом;
Страница: 8
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(c) объединени сжатого потока, обогащенного азотом, с нагретым потоком,
обогащенным азотом, после расширени с совершением внешней работы дл создани объединенного потока, обогащенного азотом, и сжати объединенного потока,
обогащенного азотом, с получением объединенного сжатого потока, обогащенного азотом;
(d) охлаждени объединенного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением
охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, расширени с совершением внешней
работы первой части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с получением
холодного потока холодильного агента, обогащенного азотом, и нагрева холодного потока
холодильного агента, обогащенного азотом, дл создани второй части принудительного
охлаждени , дл создани потока холодного орошени , получа тем самым нагретый
поток, обогащенный азотом, после расширени с совершением внешней работы; и
(e) охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, дл создани холодного сжатого потока, обогащенного азотом, уменьшени давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, дл создани холодного потока
с пониженным давлением, обогащенного азотом, и введени холодного потока с
пониженным давлением, обогащенного азотом, в дистилл ционную колонну, как потока
холодного орошени .
Давление конденсированного природного газа перед дистилл ционной колонной может
понижатьс за счет прохождени исходных материалов охлажденного сжиженного
природного газа через детандер дл плотных текучих сред.
Другой вариант осуществлени насто щего изобретени относитс к системе дл отвода
азота из конденсированного природного газа, котора содержит
(a) дистилл ционную колонну, имеющую первое положение дл введени конденсированного природного газа, второе положение дл введени потока холодного
орошени , где второе положение находитс выше первого положени , головную линию дл извлечени обогащенного азотом потока пара из головной части колонны и линию дл извлечени очищенного потока сжиженного природного газа из нижней части колонны;
(b) средства компрессии дл сжати холодильного агента, содержащего азот, с
получением сжатого холодильного агента, содержащего азот;
(c) детандер дл расширени с совершением внешней работы первой части
содержащего азот сжатого холодильного агента с получением холодного холодильного
агента после расширени с совершением внешней работы;
(d) средства теплообмена дл нагрева холодного холодильного агента после
расширени с совершением внешней работы и дл охлаждени с помощью косвенного
теплообмена с холодным холодильным агентом после расширени с совершением
внешней работы второй части содержащего азот сжатого холодильного агента, либо (1)
очищенного потока сжиженного природного газа, или потока конденсированного природного
газа, либо (2) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока
конденсированного природного газа; и
(e) средства дл уменьшени давлени охлажденной второй части содержащего азот
сжатого холодильного агента, отведенного из средств теплообмена, чтобы обеспечить
принудительное охлаждение дл дистилл ционной колонны.
Система может также содержать средства в виде трубопровода дл объединени обогащенного азотом потока пара из головной части колонны и обогащенного азотом
холодного газа после расширени с совершением внешней работы, дл формировани холодного объединенного потока, обогащенного азотом, где средство теплообмена
содержит один или несколько проходных каналов дл нагрева обогащенного азотом
холодного объединенного потока, чтобы получить нагретый объединенный поток,
обогащенный азотом. Средства компрессии могут включать в себ одноступенчатый
компрессор дл сжати нагретого объединенного потока, обогащенного азотом.
Средства теплообмена могут содержать первую группу проходных каналов дл нагрева
Страница: 9
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
обогащенного азотом потока пара из головной части колонны с образованием нагретого
обогащенного азотом потока пара из головной части колонны и вторую группу проходных
каналов дл нагрева холодного холодильного агента после расширени с совершением
внешней работы, с образованием нагретого холодильного агента после расширени с
совершением внешней работы. Средства компрессии могут включать в себ компрессор,
имеющий первую ступень и вторую ступень, где система содержит средства в виде
трубопровода дл переноса нагретого обогащенного азотом потока пара головной части
колонны из средства теплообмена на вход первой ступени компрессора и средства в виде
трубопровода дл переноса нагретого холодильного агента после расширени с
совершением внешней работы из средства теплообмена на вход второй ступени
компрессора.
Другой вариант осуществлени насто щего изобретени включает в себ систему дл отвода азота из конденсированного природного газа, котора содержит
(a) дистилл ционную колонну, имеющую первое положение дл введени конденсированного природного газа в дистилл ционную колонну, второе положение дл введени потока холодного орошени в дистилл ционную колонну, где второе положение
находитс выше первого положени , линию дл извлечени обогащенного азотом потока
пара из головной части дистилл ционной колонны и линию дл извлечени очищенного
потока сжиженного природного газа из нижней части колонны;
(b) средства компрессии дл сжати всего обогащенного азотом потока пара из
головной части колонны или его части с получением сжатого потока пара, обогащенного
азотом;
(c) детандер дл расширени с совершением внешней работы первого обогащенного
азотом охлажденного сжатого потока пара, с получением холодного обогащенного азотом
потока после расширени с совершением внешней работы;
(d) средство теплообмена, содержащее:
(d1) первую группу проходных каналов дл нагрева холодного обогащенного азотом
потока после расширени с совершением внешней работы, с получением теплого
обогащенного азотом потока после расширени с совершением внешней работы;
(d2) вторую группу проходных каналов дл нагрева обогащенного азотом потока пара из
головной части дистилл ционной колонны с получением теплого обогащенного азотом
головной части потока пара;
(d3) третью группу проходных каналов дл охлаждени сжатого потока пара,
обогащенного азотом, с помощью косвенного теплообмена с холодным обогащенным
азотом потоком после расширени с совершением внешней работы и обогащенным азотом
потоком пара из головной части дистилл ционной колонны, с получением первого
охлажденного сжатого потока пара, обогащенного азотом, и второго охлажденного сжатого
потока пара, обогащенного азотом; и
(e) средства дл уменьшени давлени второго охлажденного сжатого потока пара,
обогащенного азотом, с получением потока холодного орошени и средства дл введени потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором положении.
Данна система может, кроме того, содержать средство в виде ребойлера дл охлаждени конденсированного природного газа перед введением в дистилл ционную
колонну с помощью косвенного теплообмена с испаренным потоком, извлеченным из
нижней части дистилл ционной колонны, с образованием тем самым испаренного потока и
средства дл введени испаренного потока в нижнюю часть дистилл ционной колонны дл получени в ней парообразовани при кипении. Средства компрессии могут включать в
себ компрессор, имеющий первую ступень и вторую ступень, и система может содержать
средство в виде трубопровода дл переноса теплого обогащенного азотом потока пара из
головной части колонны, из средства в виде теплообменника на вход первой ступени
компрессора и средство в виде трубопровода дл переноса теплого обогащенного азотом
потока после расширени с совершением внешней работы из средств теплообмена на вход
второй ступени компрессора.
Страница: 10
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Краткое описание некоторых видов чертежей
Фиг.1 представл ет собой блок-схему варианта осуществлени насто щего изобретени .
Фиг.2 представл ет собой блок-схему альтернативного варианта осуществлени насто щего изобретени .
Фиг.3 представл ет собой первую модификацию варианта осуществлени ,
иллюстрируемого на блок-схеме фиг.2.
Фиг.4 представл ет собой вторую модификацию варианта осуществлени ,
иллюстрируемого на блок-схеме фиг.2.
Фиг.5 представл ет собой третью модификацию варианта
осуществлени , иллюстрируемого на блок-схеме фиг.2.
Фиг.6 представл ет собой четвертую модификацию варианта осуществлени ,
иллюстрируемого на блок-схеме фиг.2.
Фиг.7 представл ет собой п тую модификацию варианта осуществлени ,
иллюстрируемого на блок-схеме фиг.2.
Фиг.8 представл ет собой блок-схему другого альтернативного варианта осуществлени насто щего изобретени .
Подробное описание изобретени Варианты осуществлени насто щего изобретени включают в себ способы дл удалени азота из конденсированного природного газа с минимальными потер ми метана с
использованием встроенного способа принудительного охлаждени дл отвода азота, дл получени очищенного сжиженного природного газа (СПГ). Принудительное охлаждение
дл охлаждени либо (1) очищенного СПГ, или конденсированного природного газа, либо
(2) как очищенного СПГ, так и конденсированного природного газа обеспечиваетс посредством системы принудительного охлаждени рецикла с использованием сжати и
расширени с совершением внешней работы азота, удаленного из конденсированного
природного газа. Поток холодного орошени дл дистилл ционной колонны с отводом
азота также получают из системы принудительного охлаждени рецикла.
Следующие определени относ тс к используемым здесь терминам.
Конденсированный природный газ определ етс как природный газ, который охлаждают с
получением плотной или конденсированной фазы, обогащенной метаном.
Конденсированный природный газ может существовать при давлени х ниже критического
давлени в частично конденсированном, двухфазном состо нии пар-жидкость, в полностью
конденсированном насыщенном жидком состо нии или в полностью конденсированном
переохлажденном состо нии. Альтернативно конденсированный природный газ может
существовать при давлени х выше критического давлени как плотна текуча среда,
имеюща свойства, подобные жидкости.
Конденсированный природный газ получают из сырого природного газа, который
обрабатывают дл удалени примесей, которые замерзали бы при низких температурах,
необходимых дл сжижени , или были бы вредны дл сжижающего оборудовани . Эти
примеси включают в себ воду, ртуть и кислотные газы, такие как двуокись углерода,
сероводород и, возможно, другие примеси, содержащие серу. Очищенный сырой
природный газ может дополнительно перерабатыватьс дл удалени некоторых
содержащихс в нем углеводородов, более т желых, чем метан. После этих стадий
предварительной переработки конденсированный природный газ может содержать азот в
концентраци х, наход щихс в пределах от 1 до 10% мол рных.
Очищенный СПГ представл ет собой конденсированный природный газ, из которого
удалена часть азота, присутствующа изначально. Очищенный СПГ может содержать,
например, более чем 95% мол рных углеводородов и, возможно, более чем 99% мол рных
углеводородов, прежде всего метана. Косвенный теплообмен представл ет собой обмен
тепла между протекающими потоками, которые вл ютс физически разделенными, в
теплообменнике или теплообменниках. Поток отведенного азота или отведенный поток
азота представл ет собой поток, содержащий азот, который удален из конденсированного
природного газа. Поток, обогащенный азотом, представл ет собой поток, который
Страница: 11
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
содержит более чем 50% мол рных азота, может содержать более чем 90% мол рных
азота и, возможно, может содержать более чем 99% мол рных азота.
Система принудительного охлаждени с замкнутым циклом представл ет собой систему
принудительного охлаждени , содержащую средства сжати , теплообмена и понижени давлени , в которых холодильный агент рециркулирует без непрерывного
преднамеренного отвода холодильного агента. Как правило, малое количество
восполн ющего холодильного агента вл етс необходимым из-за небольших потерь при
протечках из системы. Система принудительного охлаждени с открытым циклом
представл ет собой систему принудительного охлаждени , содержащую средства сжати ,
теплообмена и понижени давлени , в которых циркулирует холодильный агент, часть
холодильного агента непрерывно отвод т из контура ??ециркул ции, и дополнительный
холодильный агент непрерывно ввод т в контур циркул ции. Как будет описано ниже,
холодильный агент, непрерывно вводимый в контур циркул ции, может получатьс из
технологического потока, охлаждаемого посредством систем принудительного охлаждени .
Первый неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в
варианте осуществлени , представленном на фиг.1. Питание (сырьевой поток)
конденсированного природного газа, который был ожижен с помощью любого способа
принудительного охлаждени , поступает в процесс через линию 1. Способ принудительного
охлаждени дл сжижени может включать в себ , например, метан/этан(или
этилен)/пропановый каскад, единый смешанный холодильный агент, смешанный
холодильный агент с предварительно охлажденным пропаном, двойной смешанный
холодильный агент или любую форму принудительного охлаждени детандерным циклом,
или их сочетани . Паровые и/или жидкостные детандеры также могут включатьс в
качестве части общей системы принудительного охлаждени , где это вл етс экономически выгодным. Конденсированный природный газ в линии 1, как правило,
находитс при -150 - -220°F и 500-1000 фунт/кв.дюйм.
Конденсированный природный газ необ зательно может охлаждатьс в теплообменнике
3 ребойлера за счет испаренной жидкости, подаваемой через линию 5 от дистилл ционной
колонны 7 дл отвода азота. Испаренный поток возвращаетс через линию 9 дл создани парообразовани при кипении в дистилл ционной колонне 7. Если желательно, могут
использоватьс другие способы охлаждени конденсированного природного газа или
создани парообразовани при кипении в дистилл ционной колонне 7. Охлажденный
конденсированный природный газ в линии 11, давление которого может необ зательно
понижатьс посредством расширительного клапана 13, ввод т в дистилл ционную колонну
7, в промежуточном положении в ней. Альтернативно могут использоватьс вместо
расширительного клапана 13 дл понижени давлени охлажденного конденсированного
природного газа гидравлическа расширительна турбина или детандер. В других
альтернативах давление конденсированного природного газа в линии 1 может быть
понижено пропусканием через расширительный клапан (не показан) или гидравлическую
расширительную турбину (не показана) вместо уменьшени давлени охлажденного
конденсированного природного газа в линии 11 или в дополнение к нему.
Охлажденный конденсированный природный газ раздел ют в дистилл ционной колонне
7, как правило, работающей при 50-250 фунт/кв.дюйм, с получением потока пара из
головной части колонны, обогащенного азотом, в линии 15 и очищенного продукта - СПГ в
линии 17. Очищенный СПГ в линии 17 может переохлаждатьс до температур в пределах
от -230 до -260°F в теплообменнике 19 с помощью косвенного теплообмена с холодным
холодильным агентом (описываетс ниже) и поступать в хранилище продукта - СПГ через
линию 20. Давление переохлажденного продукта - СПГ, как правило, понижают примерно
до атмосферного давлени (не показано) перед хранилищем, что может обеспечить
дополнительное удаление азота, если это желательно.
Обогащенный азотом поток пара из головной части колонны в линии 15 объедин ют с
холодным потоком, обогащенным азотом, после расширени с совершением внешней
работы в линии 21 (описываетс ниже) дл создани объединенного холодного потока,
Страница: 12
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
обогащенного азотом, в линии 23. Этот поток нагревают в теплообменнике 19, чтобы
обеспечить принудительное охлаждение дл переохлаждени очищенного СПГ в линии 17,
как описано выше. Поток, обогащенный азотом, проходит из теплообменника 19 через
линию 25 и дополнительно нагреваетс в теплообменниках 27 и 29 дл создани в них
принудительного охлаждени . Дополнительно нагретый поток, обогащенный азотом,
откачивают из теплообменника 29 через линию 31. Первую часть потока в линии 31
откачивают через линию 33 и удал ют как поток отведенного азота. Этот отведенный
поток, как правило, содержит 1-5% мол рных метана и может необ зательно извлекатьс в
атмосферу вместо поступлени в систему сгорани установки. Втора часть потока в
линии 31 поступает через линию 35 при давлении, как правило, между 100 и 400
фунт/кв.дюйм в компрессор 37, в котором его сжимают примерно до 600-1400
фунт/кв.дюйм, дл создани сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 39. Этот
поток охлаждают в теплообменнике 29 и раздел ют на главный охлажденный сжатый
поток, обогащенный азотом, в линии 41 и меньший охлажденный сжатый поток,
обогащенный азотом, в линии 42.
Компрессор 37, как правило, представл ет собой центробежный компрессор,
содержащий одну или несколько крыльчаток, работающих последовательно, и может
содержать промежуточные охладители и/или конечные охладители, как известно в данной
области. Отдельный компрессор 37 имеет один поток откачки и один выход щий поток без
каких-либо дополнительных потоков откачки между крыльчатками.
Альтернативно вместо отбора нагретого отводимого азота через линию 33 часть, равна отводимому потоку в линии 33, может отбиратьс из линии 15, линии 23, линии 25 или
линии 28, подвергатьс расширению с совершением внешней работы до более низкого
давлени и нагреватьс в виде отдельного потока (не показан) дл создани дополнительного принудительного охлаждени в способе.
Охлажденный сжатый поток, обогащенный азотом, в линии 41 подвергаетс расширению
с совершением внешней работы посредством детандера 43 дл создани холодного
обогащенного азотом потока после расширени с совершением внешней работы в линии
21, описанного выше. Охлажденный сжатый поток, обогащенный азотом, в линии 42
дополнительно охлаждают в теплообменниках 27 и 19 с получением переохлажденной
жидкости (если находитс при подкритических услови х) или холодной плотной текучей
среды (если находитс при надкритических услови х), и давление у полученного
холодного сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 45 понижают посредством
расширительного клапана 47, и его ввод т в верхнюю часть дистилл ционной колонны 7
дл отвода азота дл создани в ней холодного орошени . Альтернативно понижение
давлени потока в линии 45 может осуществл тьс посредством расширени с
совершением внешней работы. Хот теплообменники 19, 27 и 29 представлены как
отдельные теплообменники, они могут объедин тьс в один или два теплообменника, если
это желательно. Сжатый поток, обогащенный азотом, может предварительно охлаждатьс с помощью холодильного агента, такого как пропан, перед охлаждением в теплообменнике
29 в любом варианте осуществлени насто щего изобретени .
Пример на фиг.1 представл ет собой интегрированный процесс, в котором используетс система принудительного охлаждени рецикла азота детандерного типа, чтобы обеспечить
принудительное охлаждение, дл переохлаждени очищенного потока продукта - СПГ, а
также дл работы дистилл ционной колонны, котора отводит азот из входного потока
конденсированного природного газа. Часть сжатого рецикла азота не расшир ют, но
вместо этого сжижают и используют в качестве флегмы дл колонны дл отвода азота.
Этот пример представл ет собой тип способа с открытым циклом; то есть азот, отводимый
из колонны, с небольшим количеством метана, как правило, от 1 до 5% мол рных метана,
смешивают с холодильным агентом - азотом. По этой причине поток рецикла азота имеет
равновесный уровень содержани метана, который равен уровню содержани метана в
отводимом потоке азота в линии 15 из колонны. Азот во входном потоке
конденсированного природного газа в линии 1 обеспечивает восполнение азота в системе
Страница: 13
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
принудительного охлаждени рецикла дл компенсации общего количества азота, который
отводитс через линию 33. Поток отводимого азота в линии 33, как правило, имеет
достаточную чистоту, то есть имеет достаточно низкое содержание метана, то есть он
может быть выпущен в атмосферу и не должен использоватьс в качестве топлива.
Другой неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в варианте
осуществлени , представленном на фиг.2. В этом варианте осуществлени дл сжати потока холодильного агента, обогащенного азотом, используют две ступени сжати . Это
дает возможность дл работы дистилл ционной колонны 7 при давлении, более низком,
чем выходное давление детандера 219. В примере варианта осуществлени на фиг.2 поток
пара, обогащенного азотом, из головной части колонны в линии 15 не объедин ют с
холодным потоком, обогащенным азотом, после расширени с совершением внешней
работы в линии 21, как в варианте осуществлени на фиг.1. Вместо этого эти два потока
нагревают по отдельности в теплообменниках 201, 203 и 205 с получением дополнительно
нагретых потоков, обогащенных азотом, при различных давлени х в лини х 207 и 209
соответственно. Часть нагретого потока низкого давлени , обогащенного азотом, в линии
207 вывод т в виде потока отведенного азота через линию 211. Этот отводимый поток,
как правило, содержит 1-5% мол рных метана и необ зательно может сбрасыватьс в
атмосферу вместо направлени в систему сгорани установки. Остающуюс часть потока в
линии 207 сжимают в первой ступени компрессора 213 до давлени , как правило, в
пределах от 100 до 400 фунт/кв.дюйм и объедин ют с нагретым после расширени с
совершением внешней работы потоком промежуточного давлени в линии 209.
Объединенный поток дополнительно сжимают во второй ступени компрессора 215 до
давлени , как правило, в пределах от 600 до 1400 фунт/кв.дюйм дл создани сжатого
потока, обогащенного азотом, в линии 217.
Компрессоры 213 и 215 работают последовательно, с двум потоками откачки и одним
выход щим потоком. Каждый компрессор, как правило, представл ет собой центробежный
компрессор, содержащий одну или несколько крыльчаток, работающих последовательно, и
может включать в себ промежуточные охладители и/или конечные охладители, как
известно в данной области. Объединенные компрессоры 213 и 215 могут работать как
едина машина с множеством крыльчаток, имеющих общий привод, в которых всасывание
при самом низком давлении обеспечиваетс за счет подпитки потоком, остающимс после
того, как отводимый поток 211 отбирают из потока 207, и в котором всасывание при
промежуточном давлении обеспечиваетс за счет подпитки потоком 209.
Сжатый поток, обогащенный азотом, в линии 217 охлаждают в теплообменнике 205, и
охлажденный поток в линии 229 раздел ют на две части. Первую и главную часть
подвергают расширению с совершением внешней работы в детандере 219, с получением
холодного обогащенного азотом потока после расширени с совершением внешней работы
в линии 21, а вторую, меньшую часть в линии 221, дополнительно охлаждают в
теплообменниках 203 и 201 с получением переохлажденной жидкости (если находитс при
подкритических услови х) или холодной плотной текучей среды (если находитс при
надкритических услови х) в линии 45. У холодного сжатого потока, обогащенного азотом,
в линии 45 давление понижают посредством расширительного клапана 47, и его ввод т в
верхнюю часть дистилл ционной колонны 7 дл отвода азота, дл создани в ней
холодного орошени , как описано выше дл варианта осуществлени фиг.1. Альтернативно
уменьшение давлени потока в линии 45 может осуществл тьс посредством расширени с совершением внешней работы. Хот теплообменники 201, 203, и 205 показаны как
отдельные обменники, они могут объедин тьс в одном или двух теплообменниках, если
это желательно. Очищенный СПГ в линии 17 переохлаждаетс , как правило,
до -230 - -260°F в теплообменнике 201 с помощью косвенного теплообмена с холодным
потоком холодильного агента и поступает через линии 15 и 21. Конечный переохлажденный
продукт-СПГ поступает в хранилище продукта-СПГ через линию 20. Давление
переохлажденного продукта - СПГ, как правило, понижаетс примерно до атмосферного
давлени (не показано) перед хранилищем.
Страница: 14
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Альтернативно вместо извлечени нагретого отведенного азота через линию 211 часть,
равна отводимому потоку в линии 211, может извлекатьс из линии 15, линии 223 или
линии 227, и извлеченный газ может подвергатьс расширению с совершением внешней
работы примерно при атмосферном давлении и нагреватьс как отдельный поток (не
показан) дл создани дополнительного принудительного охлаждени дл способа.
В родственном варианте осуществлени поток пара из головной части колонны,
обогащенный азотом, в линии 15 из дистилл ционной колонны 7 может нагреватьс в
отдельном теплообменнике (не показан), сжиматьс , охлаждатьс в отдельном
теплообменнике и объедин тьс с холодным обогащенным азотом потоком после
расширени с совершением внешней работы в линии 21 дл повторного нагрева в
теплообменниках 201, 203 и 205. Это вл етс несколько менее эффективным, чем способ,
представленный на фиг.2, но может быть полезным при переоборудовании или
расширении существующей системы принудительного охлаждени установки.
Другие особенности варианта осуществлени фиг.2, не обсужденные выше, вл ютс подобными соответствующим особенност м варианта осуществлени фиг.1.
Дополнительный неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в
варианте осуществлени , представленном на фиг.3. В этом варианте осуществлени ,
который представл ет собой модификацию варианта осуществлени на фиг.2, у холодного
сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 45 понижают давление посредством
расширительного клапана 301, его ввод т в разделительную емкость 303 и раздел ют на
поток пара в линии 305 и поток жидкости в линии 307. Пар в линии 305 объедин ют с
обогащенным азотом холодным потоком после расширени с совершением внешней
работы в линии 21 дл повторного нагрева в теплообменниках 201, 203 и 205. У жидкости
в линии 307 дополнительно понижают давление посредством расширительного клапана 47
и ввод т ее в верхнюю часть дистилл ционной колонны 7 дл отвода азота, дл создани в ней потока холодного орошени , как описано выше дл варианта осуществлени фиг.2.
Альтернативно разделительна емкость 303 может работать при более низком
давлении, чем у выходного потока из детандера 219, и обогащенный азотом холодный
поток после расширени с совершением внешней работы в линии 21 и пар в линии 305
могут нагреватьс по отдельности, в дополнительных каналах теплообменников 201, 203 и
205. В этой альтернативе пар в линии 305 может подвергатьс расширению с совершением
внешней работы и, например, объедин тьс с потоком пара из головной части,
обогащенного азотом, в линии 15 перед нагревом в теплообменниках 201, 203 и 205.
В другой альтернативе разделительна емкость 303 может работать при более высоком
давлении, чем у выходного потока из детандера 219 и у обогащенного азотом холодного
потока после расширени с совершением внешней работы в линии 21. Пар в линии 305
может подвергатьс расширению с совершением внешней работы и объедин тьс с
обогащенным азотом холодным потоком после расширени с совершением внешней
работы в линии 21 или с потоком пара из головной части, обогащенным азотом, в линии
15 перед нагревом в теплообменниках 201, 203 и 205.
Другие особенности варианта осуществлени на фиг.3, не обсужденные выше,
аналогичны соответствующим особенност м варианта осуществлени на фиг.2.
Другой неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в варианте
осуществлени , представленном на фиг.4. В этом варианте осуществлени , который
представл ет собой модификацию варианта осуществлени на фиг.3, часть жидкости из
разделительной емкости 303 отбирают через линию 405 и испар ют в промежуточном
конденсаторе 401, в дистилл ционной колонне 403 дл отвода азота, и полученный пар
возвращают через линию 407 в разделительную емкость 303. Оставша с часть жидкости
из разделительной емкости 303 протекает через линию 409, давление в ней понижают с
помощью расширительного клапана 411, и поток с пониженным давлением ввод т в
дистилл ционную колонну 403 в виде орошающей жидкости. Использование
промежуточного конденсатора 401 понижает количество флегмы, требуемое дл головной
части колонны, повыша , таким образом, обратимость и эффективность процесса
Страница: 15
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
фракционировани . Испаренна жидкость в линии 407 из промежуточного конденсатора
необ зательно может подвергатьс расширению с совершением внешней работы до более
низкого давлени , такого как давление в колонне, нагреватьс в теплообменниках 201,
203 и 205 и сжиматьс дл рециклировани . Другие особенности варианта осуществлени на фиг.4, не обсуждавшиес здесь, аналогичны соответствующим особенност м варианта
осуществлени на фиг.3.
Дополнительный неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в
варианте осуществлени , представленном на фиг.5. В этом варианте осуществлени ,
который представл ет собой модификацию варианта осуществлени на фиг.2, у исходных
материалов конденсированного природного газа понижают давление с помощью
расширительного клапана 501, и полученный двухфазный поток раздел ют в
разделительной емкости 503 на обогащенный азотом пар в линии 505 и обогащенную
метаном жидкость в линии 507. Пар в линии 505 охлаждают и частично или полностью
конденсируют в теплообменнике 201, а у охлажденного потока в линии 509 необ зательно
понижают давление с помощью расширительного клапана 511 и ввод т в качестве
орошени с примес ми в промежуточной точке дистилл ционной колонны 513.
Жидкость в линии 507 переохлаждаетс в теплообменнике 508 и/или теплообменнике 3
ребойлера, а у жидкости в линии 11 необ зательно понижают давление с помощью
расширительного клапана 13 и ее ввод т в более низкой промежуточной точке в
дистилл ционную колонну 513. Когда жидкость в линии 507 переохлаждаетс в
теплообменнике 508 и/или теплообменнике 3 ребойлера, дистилл ционна колонна 513
может работать при давлении, примерно равном давлению хранилища продукта - СПГ, и в
этом случае переохлаждение очищенного продукта - СПГ, отведенного из дистилл ционной
колонны 513 через линию 517, может и не потребоватьс .
Необ зательно дистилл ционна колонна 513 может работать при более высоком
давлении, и очищенный продукт - СПГ из нижней части колонны может переохлаждатьс в
теплообменнике 201. Затем система принудительного охлаждени рецикла обеспечивала
бы принудительное охлаждение дл переохлаждени конденсированного природного газа,
вводимого в колонну, как описано выше, и дл переохлаждени очищенного продукта - СПГ
из колонны.
Другие особенности варианта осуществлени , представленного на фиг.5, не
обсуждающиес выше, аналогичны соответствующим особенност м варианта
осуществлени на фиг.2.
Другой неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в варианте
осуществлени , представленном на фиг.6, который представл ет собой модификацию
варианта осуществлени на фиг.2. На фиг.6 орошение и принудительное охлаждение дл дистилл ционной колонны 7 дл отвода азота обеспечивают за счет охлаждени второй
части сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 221, в теплообменнике 203 и в
модифицированном теплообменнике 601 ребойлера дл получени частично или
полностью конденсированного потока рецикла в линии 603. У этого потока давление
понижаетс за счет расширительного клапана 605 и его ввод т в дистилл ционную колонну
7 в виде потока орошени .
Выход щий поток в линии 21 из детандера 219, как правило, находитс при
промежуточном уровне давлени и его нагревают в теплообменниках 605, 203 и 205
отдельно от нагрева наход щегос при более низком давлении потока пара из головной
части, обогащенного азотом, в линии 15. Исходное сырье конденсированного природного
газа в линии 1 переохлаждают в теплообменнике 601 ребойлера и у него необ зательно
понижают давление с помощью расширительного клапана 13 или в детандере дл плотной
фазы (не показан), которые могут иметь двухфазный выход щий поток.
Конденсированный природный газ, вводимый в линию 1, и поток орошени из
дистилл ционной колонны в линии 603 могут необ зательно охлаждатьс в отдельных
ребойлерах, один в боковом ребойлере, а другой в ребойлере в нижней части колонны (не
показан). Это будет обеспечивать парообразование при кипении (нагрузку по пару) при
Страница: 16
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
двух различных уровн х температуры посредством нагрева двух различных жидких
потоков, берущих начало в дистилл ционной колонне 7, в положени х, разделенных
ступен ми дистилл ции. Альтернативно либо конденсированный природный газ,
поступающий в линию 1, либо поток орошени , поступающий в линию 603, может
использоватьс в обоих ребойлерах. Поток орошени дл дистилл ционной колонны может
необ зательно быть получен из промежуточного уровн давлени , например из выходного
потока из детандера в линии 21. Этот поток орошени с промежуточным давлением можно
конденсировать в ребойлере колонны.
Другие особенности вариантов осуществлени , представленные на фиг.6 и не
обсуждающиес выше, аналогичны соответствующим особенност м в варианте
осуществлени на фиг.2.
Дополнительный неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в
варианте осуществлени , представленном на фиг.7, который представл ет собой другую
модификацию варианта осуществлени на фиг.2. В варианте осуществлени на фиг.7 в
дистилл ционной колонне 701 используетс опосредованный головной конденсатор 703,
который принудительно охлаждают посредством испарени холодной сжатой текучей
среды, обогащенной азотом, поставл емой через линию 45 и расширительный клапан 47.
Пар, обогащенный азотом, из дистилл ционной колонны 701 проходит через линию 705 и
частично конденсируетс в головном конденсаторе 703. Частично конденсированный поток
раздел ют в сепараторе 706 на жидкий поток в линии 707 и поток пара в линии 709.
Жидкий поток возвращают в колонну через линию 707 в виде потока орошени , а поток
пара откачивают через линию 709, как отведенный азот. Этот поток необ зательно может
извлекатьс , когда содержание метана меньше, примерно, чем 5% мол рных; если это
желательно, этот поток отведенного азота может нагреватьс перед откачкой в
теплообменниках 201, 203 и 205.
Исходное сырье в виде конденсированного природного газа, который сжижают
посредством любого способа принудительного охлаждени , поступает в процесс через
линию 1. Способ принудительного охлаждени дл сжижени может включать в себ ,
например, метан/этан(или этилен)/пропановый каскад, единый (отдельный) смешанный
холодильный агент, смешанный холодильный агент с предварительно охлажденным
пропаном, двойной смешанный холодильный агент или любую форму принудительного
охлаждени с детандерным циклом, или их сочетани . Паровые и/или жидкостные
детандеры также могут включатьс как часть общей системы принудительного охлаждени ,
когда это экономически выгодно. Конденсированный природный газ в линии 1, как
правило, находитс при -150 - -220°F и 500-1000 фунт/кв.дюйм.
Исходное сырье в виде конденсированного природного газа может охлаждатьс в
теплообменнике 3 ребойлера посредством испарени жидкости, подаваемой через линию
5, от дистилл ционной колонны 701 дл отвода азота. Испаренный поток возвращают
через линию 9 дл создани парообразовани при кипении в дистилл ционной колонне
701. Могут использоватьс другие способы охлаждени конденсированного природного
газа или создани парообразовани при кипении дл дистилл ционной колонны 701, если
это желательно. Охлажденный конденсированный природный газ в линии 11, у которого
давление необ зательно может уменьшатьс посредством расширительного клапана 13,
ввод т в дистилл ционную колонну 701 в промежуточном положении в ней. Альтернативно
гидравлическа расширительна турбина или детандер дл плотной фазы может
использоватьс вместо расширительного клапана 13 дл понижени давлени охлажденного конденсированного природного газа. В других альтернативах у
конденсированного природного газа в линии 1 давление может понижатьс с помощью
расширительного клапана (не показан) или гидравлической расширительной турбины (не
показана) в дополнение к уменьшению давлени охлажденного конденсированного
природного газа в линии 11 или вместо него.
Принудительное охлаждение дл дистилл ционной колонны 701 обеспечивают с
помощью системы принудительного охлаждени с замкнутым циклом, котора Страница: 17
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
представл ет собой модификацию системы принудительного охлаждени с открытым
циклом фиг.2. В варианте осуществлени на фиг.7 поток испаренного обогащенного азотом
холодильного агента при низком давлении в линии 15 нагревают в теплообменниках 201,
203 и 205, и конечный нагретый поток в линии 207 сжимают в первой ступени 213
компрессора, как правило, до 100-400 фунт/кв.дюйм, объедин ют с нагретым расширенным
обогащенным азотом потоком при промежуточном давлении в линии 209 и сжимают во
второй ступени 215 компрессора примерно до 600-1400 фунт/кв.дюйм. В
противоположность варианту осуществлени на фиг.2 никакого отведенного потока азота
из потока холодильного агента, обогащенного азотом, в линии 207 не откачиваетс .
Сжатый поток в линии 217 охлаждают в теплообменнике 205 и первую часть охлажденного
потока в линии 229 подвергают расширению с совершением внешней работы в детандере
219 дл создани холодного обогащенного азотом потока после расширени с
совершением внешней работы в линии 21. Оставшуюс часть потока через линию 221
охлаждают в теплообменниках 203 и 201 дл получени холодной сжатой текучей среды,
обогащенной азотом, в линии 45.
Холодильный агент, обогащенный азотом, используемый в системе принудительного
охлаждени с замкнутым циклом, описанной выше, может быть получен из отведенного
потока азота в линии 709, в этом случае холодильный агент будет содержать примерно 9099% мол рных азота, а остаток представл ет собой метан. Альтернативно дл холодильного агента может использоватьс азот с чистотой более 99% мол рных, и в этом
случае он может быть получен из внешнего источника.
Альтернативно отведенный поток азота в линии 709 с выхода головной части
конденсатора 703 может объедин тьс с испаренным потоком холодильного агента,
обогащенного азотом, в линии 15 и нагреватьс в теплообменниках 201, 203 и 205. Весь
отведенный азот можно отбирать из объединенного нагретого потока низкого давлени в
линии 207, и остаток направл ют на компрессор 213 первой ступени дл рециклировани .
В этой альтернативе система принудительного охлаждени будет системой с открытым
циклом, подобной системе варианта осуществлени фиг.2, но в ней будет использоватьс непр мой головной конденсатор флегмы вместо непосредственного добавлени флегмы из
системы принудительного охлаждени .
Необ зательно обогащенный азотом жидкий поток промежуточного давлени может
использоватьс в системе принудительного охлаждени с замкнутым циклом дл создани принудительного охлаждени дл опосредованного головной части конденсатора 703.
Испаренный поток холодильного агента, обогащенного азотом, в линии 15, например,
можно объедин ть с обогащенным азотом потоком промежуточного давлени после
расширени с совершением внешней работы в линии 21 дл нагрева в теплообменниках
201, 203 и 205, дл устранени первой ступени 213 компрессора. Это даст систему
принудительного охлаждени с замкнутым циклом, котора представл ет собой
модификацию системы принудительного охлаждени с открытым циклом фиг.1. Поток
отведенного азота в линии 709 из выход щего потока из головной части конденсатора 703
может также нагреватьс отдельно в теплообменниках 201, 203 и 205 дл рекуперации
принудительного охлаждени перед сбрасыванием в атмосферу.
Конечный неограничивающий пример насто щего изобретени иллюстрируетс в
альтернативном варианте осуществлени , представленном на фиг.8. Исходное сырье в
виде конденсированного природного газа, который сжижают посредством
соответствующего способа принудительного охлаждени , поступает в процесс через линию
1. Конденсированный природный газ охлаждают в теплообменнике 3 ребойлера
посредством испарени жидкости, подаваемой через линию 5 из дистилл ционной колонны
7 дл отвода азота, и испаренный поток возвращают через линию 9 дл создани парообразовани при кипении в дистилл ционной колонне 7. Охлажденный
конденсированный природный газ в линии 11, у которого давление может быть понижено с
помощью гидравлической расширительной турбины или детандера 801, ввод т в
дистилл ционную колонну 7 в промежуточном положении в ней. Альтернативно дл Страница: 18
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
понижени давлени охлажденного конденсированного природного газа вместо
гидравлической расширительной турбины 801 может использоватьс расширительный
клапан. В других альтернативах у конденсированного природного газа в линии 1 давление
может быть понижено с помощью расширительного клапана (не показан) или
гидравлической расширительной турбины (не показана) в дополнение к уменьшению
давлени охлажденного конденсированного природного газа в линии 11 или вместо него.
Охлажденный конденсированный природный газ раздел ют в дистилл ционной колонне
7, работающей при давлении вблизи давлени хранени продукта - СПГ, то есть 15-25
фунт/кв.дюйм, с получением потока пара из головной части, обогащенного азотом, в
линии 15 и очищенного продукта - СПГ в линии 803. Очищенный СПГ в линии 803, как
правило, не требует переохлаждени и может направл тьс непосредственно в хранилище
продукта - СПГ.
Обогащенный азотом поток пара из головной части колонны низкого давлени в линии
15 нагревают в теплообменниках 805 и 807 с получением дополнительно нагретого потока,
обогащенного азотом, в линии 809. Часть нагретого потока, обогащенного азотом, в
линии 809 высвобождают в виде потока отведенного азота через линию 811. Этот
отведенный поток, как правило, содержит 1-5% мол рных метана и необ зательно может
выпускатьс в атмосферу вместо направлени в систему сгорани установки. Оставшуюс часть потока в линии 809 сжимают в первой ступени компрессора 813, как правило, до
100-400 фунт/кв.дюйм, а затем объедин ют с нагретым потоком промежуточного давлени после расширени с совершением внешней работы в линии 815. Объединенный поток
дополнительно сжимают во второй ступени компрессора 817 до давлени примерно 6001400 фунт/кв.дюйм дл создани сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 819.
Сжатый поток, обогащенный азотом, в линии 819 охлаждаетс в теплообменнике 807 и
раздел етс на две части. Перва и главна часть подвергаетс расширению с
совершением внешней работы в детандере 821 с получением холодного обогащенного
азотом потока после расширени с совершением внешней работы в линии 823, а втора меньша часть в линии 825 дополнительно охлаждаетс в теплообменнике 805 с
получением переохлажденной жидкости (если находитс при подкритических услови х) или
холодной плотной текучей среды (если находитс при надкритических услови х) в линии
827. У холодного сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 827 давление понижаетс посредством расширительного клапана 849, и его ввод т в верхнюю часть
дистилл ционной колонны 7 дл создани в ней холодного орошени . Альтернативно
уменьшение давлени потока в линии 827 может осуществл тьс посредством расширени с совершением внешней работы. Хот теплообменники 805 и 807 представлены как
отдельные теплообменники, они могут объедин тьс в единый теплообменник, если это
желательно.
В любом из указанных выше вариантов осуществлени уменьшение давлени технологических потоков может осуществл тьс с помощью либо дросселирующих
клапанов, либо детандеров; детандеры могут представл ть собой детандеры с
вращающимис лопаст ми (то есть турбины), либо расширительные машины поршневого
действи . Работа расширени , генерируема детандерами, может использоватьс дл приведени в действие другого вращающегос оборудовани , такого как компрессоры.
Уменьшение давлени потоков жидкости или плотной текучей среды может
осуществл тьс посредством детандеров, как правило, известных как гидравлические
турбины или детандеры дл плотных текучих сред.
ПРИМЕР
Вариант осуществлени насто щего изобретени , как он описываетс со ссылкой на
фиг.1, может иллюстрироватьс следующим далее неограничивающим примером. Поток
исходных материалов конденсированного природного газа со скоростью потока 100
фунтмоль в час, содержащий (в % мол рных) 4,0% азота, 88,0% метана, 5,0% этана и 3,0%
пропана и более т желых углеводородов, при -165°F и 741 фунт/кв.дюйм, подают через
линию 1 и охлаждают до -190°F в теплообменнике 3 ребойлера. Поток исходных
Страница: 19
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
материалов охлажденного СПГ в линии 11 от ребойлера расшир ют посредством
расширительного клапана 13 до 144 фунт/кв.дюйм и ввод т в промежуточном положении в
дистилл ционную колонну 7. Очищенный поток продукта - СПГ откачивают через линию 17
со скоростью потока 96,94 фунтмоль в час, и он содержит (в % мол рных) 1,00% азота,
90,75% метана, 5,16% этана и 3,09% пропана и более т желых углеводородов при -190°F
и 147 фунт/кв.дюйм. Этот поток продукта - СПГ переохлаждают до -235°F в
теплообменнике 19 и направл ют в хранилище через линию 20.
Поток пара из головной части колонны, обогащенный азотом, откачивают из
дистилл ционной колонны 7 через линию 15 со скоростью потока 34,48 фунтмоль в час, и
он содержит 99,00% мол рных азота и 1,00% мол рный метана при -272°F и 141
фунт/кв.дюйм. Этот поток объедин ют с холодным обогащенным азотом потоком после
расширени с совершением внешней работы в линии 21 от турбодетандера 43 дл получени объединенного холодного потока, обогащенного азотом, в линии 23.
Объединенный поток нагревают в теплообменниках 19, 27 и 29, чтобы обеспечить
принудительное охлаждение, дл переохлаждени очищенного СПГ в линии 17 и дл охлаждени сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 42, тем самым получа нагретый поток азота низкого давлени в линии 31.
Поток низкого давлени , обогащенный азотом, в линии 31 теперь при 97°F и 131
фунт/кв.дюйм, содержащий 99,00% мол рных азота и 1,00% мол рный метана, раздел ют
на отведенный поток в линии 33, имеющий скорость потока 3,06 фунтмоль в час, и
главный технологический поток со скоростью потока 135,49 фунтмоль в час в линии 35.
Этот главный технологический поток сжимают до 1095 фунт/кв.дюйм в компрессоре 37, и
полученный поток, обогащенный азотом, высокого давлени в линии 39 при 100°F
охлаждают до -123°F в теплообменнике 29. Главную часть охлажденного потока из
теплообменника 29 откачивают через линию 41 со скоростью потока 104,07 фунтмоль в час
и подвергают расширению с совершением внешней работы в турбодетандере 43. Остаток
охлажденного потока из теплообменника 29 со скоростью потока 31,42 фунтмоль в час
протекает через линию 42, через теплообменники 27 и 19, где он охлаждаетс с
образованием плотной холодной сверхкритической текучей среды при -235°F. Эта
холодна текуча среда протекает через линию 45, расшир етс до 141 фунт/кв.дюйм
посредством расширительного клапана 47 и вводитс в верхнюю часть дистилл ционной
колонны 7 в качестве потока орошени .
Поток пара из головной части колонны, обогащенный азотом, извлеченный из
дистилл ционной колонны 7 через линию 15, объедин ют с холодным обогащенным азотом
потоком после расширени с совершением внешней работы из турбодетандера 43 в линии
21 при -270°F и 141 фунт/кв.дюйм дл получени объединенного холодного потока,
обогащенного азотом, в линии 23 при 138,55 фунтмоль в час. Затем этот объединенный
поток нагревают до -162°F в теплообменниках 19 и 27, чтобы обеспечить принудительное
охлаждение, дл переохлаждени очищенного потока продукта - СПГ в линии 17 и дл конденсировани и переохлаждени потока в линии 42, как описано выше. Объединенный
поток азота низкого давлени дополнительно нагреваетс до 97°F в теплообменнике 29
дл охлаждени сжатого потока, обогащенного азотом, высокого давлени в линии 39.
Способ насто щего примера отводит примерно 76% азота, содержащегос в исходном
сырье - конденсированном природном газе - дл дистилл ционной колонны 7, с
получением очищенного потока продукта - СПГ в линии 20, содержащего 1,00% мол рный
азота, что вл етс достаточным дл удовлетворени спецификаци м продукта - СПГ в
большинстве случаев. Если требуетс более низкое содержание азота в очищенном
продукте - СПГ, в дистилл ционную колонну 7 могут подаватьс дополнительные флегма
(на повторное кип чение) и поток орошени , чтобы подстроитьс под более высокий
уровень отвода азота. У переохлажденного потока продукта - СПГ в линии 20 перед
хранением обычно понижаетс давление, как правило, до 15-17 фунт/кв.дюй??. Если более
высокое содержание азота в продукте - СПГ вл етс допустимым, потоки флегмы и
Страница: 20
RU 2 337 130 C2
5
орошени в дистилл ционную колонну 7 могут уменьшатьс дл создани более низкого
уровн отвода азота.
Данный пример также предусматривает отведенный поток, обогащенный азотом, через
линию 33, который содержит только 1,00% мол рный метана. Более высокие или более
низкие уровни метана в отведенном потоке могут получатьс за счет соответствующих
регулировок скоростей потоков испаренной флегмы и орошени в дистилл ционную
колонну 7. Отведенный поток, обогащенный азотом, имеет достаточно низкую
концентрацию метана, так что он может сбрасыватьс в атмосферу и его не нужно
использовать в качестве топлива.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Формула изобретени 1. Способ отвода азота из конденсированного природного газа, который включает в себ (a) введение конденсированного природного газа в дистилл ционную колонну в первом
положении в ней, отбор обогащенного азотом потока пара из головной части
дистилл ционной колонны и отбор очищенного потока сжиженного природного газа из
нижней части колонны;
(b) введение потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором
положении, выше первого положени ; и
(c) либо (1) охлаждение очищенного потока сжиженного природного газа или охлаждение
потока конденсированного природного газа, либо (2) охлаждение как очищенного потока
сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа,
где
(d) принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени и
принудительное охлаждение дл (1) или (2) получают посредством стадий, которые
включают в себ сжатие всего обогащенного азотом потока пара из головной части или
его части с получением обогащенного азотом сжатого потока, расширение с совершением
внешней работы части обогащенного азотом сжатого потока, чтобы создать
принудительное охлаждение дл обеспечени потока холодного орошени и
принудительное охлаждение дл (1) или (2), и охлаждение и уменьшение давлени другой
части обогащенного азотом сжатого потока с получением потока холодного орошени .
2. Способ по п.1, в котором поток холодильного агента содержит весь поток
обогащенного азотом пара из дистилл ционной колонны или его часть.
3. Способ по п.1, в котором обогащенный азотом поток пара из головной части колонны
содержит менее чем 5% мол рных метана.
4. Способ по п.3, в котором обогащенный азотом поток пара из головной части колонны
содержит менее чем 2% мол рных метана.
5. Способ по п.1, который дополнительно включает в себ охлаждение
конденсированного природного газа перед введением в дистилл ционную колонну с
помощью косвенного теплообмена с испаренной жидкостью, отбираемой из нижней части
дистилл ционной колонны, дл получени потока испаренных донных фракций и
охлажденного потока конденсированного природного газа, и введение потока испаренных
донных фракций в дистилл ционную колонну дл обеспечени в ней парообразовани при
кипении.
6. Способ по п.1, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени охлажденного конденсированного природного газа с помощью расширительного клапана
или детандера перед дистилл ционной колонной.
7. Способ по п.1, в котором поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо
(i) очищенного потока сжиженного природного газа или потока конденсированного
природного газа, либо (ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и
потока конденсированного природного газа, обеспечивают посредством
(1) объединени обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны с обогащенным азотом потоком после расширени с совершением внешней
Страница: 21
CL
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
работы, полученным из обогащенного азотом потока пара из головной части, с получением
объединенного холодного потока, обогащенного азотом;
(2) нагрева объединенного холодного потока, обогащенного азотом, чтобы обеспечить с
помощью косвенного теплообмена принудительное охлаждение, дл получени потока
холодного орошени и принудительного охлаждени дл охлаждени либо (i) очищенного
потока сжиженного природного газа или потока конденсированного природного газа, либо
(ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа, тем самым, образу нагретый поток, обогащенный азотом;
(3) дополнительного нагрева нагретого потока, обогащенного азотом, с помощью
косвенного теплообмена со сжатым потоком, обогащенным азотом, с получением, тем
самым, охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, и дополнительно нагретого
потока, обогащенного азотом;
(4) отбора первой части дополнительно нагретого потока, обогащенного азотом, в виде
потока отведенного азота, и сжати второй части дополнительно нагретого потока,
обогащенного азотом, дл создани сжатого потока, обогащенного азотом из (3);
(5) отбора первой части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, и
расширени с совершением внешней работы части обогащенного азотом охлажденного
сжатого потока, с получением обогащенного азотом потока, после расширени с
совершением внешней работы из (1); и
(6) охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с холодным потоком, обогащенным азотом, с
получением холодного сжатого потока, обогащенного азотом, и уменьшени давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, дл получени потока холодного
орошени .
8. Способ по п.7, в котором очищенный поток сжиженного природного газа охлаждаетс с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной
части дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, с получением переохлажденного продукта - сжиженного природного газа.
9. Способ по п.1, в котором поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени либо
(i) очищенного потока сжиженного природного газа или потока конденсированного
природного газа, либо (ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и
потока конденсированного природного газа, обеспечивают посредством
(1) нагрева обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны, чтобы обеспечить с помощью косвенного теплообмена первую часть
принудительного охлаждени дл получени потока холодного орошени и дл охлаждени либо (i) очищенного потока сжиженного природного газа или потока конденсированного
природного газа, либо (ii) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и
потока конденсированного природного газа, с получением, тем самым, нагретого потока
пара, обогащенного азотом;
(2) отбора первой части нагретого потока пара, обогащенного азотом, в виде потока
отведенного азота, и сжати второй части нагретого потока пара, обогащенного азотом,
с получением сжатого потока, обогащенного азотом;
(3) объединени обогащенного азотом сжатого потока с обогащенным азотом нагретым
потоком, после расширени с совершением внешней работы, с получением объединенного
потока, обогащенного азотом, и сжати объединенного потока, обогащенного азотом, с
получением объединенного сжатого потока, обогащенного азотом;
(4) охлаждени объединенного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением
охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, расширени с совершением внешней
работы первой части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением
холодного потока холодильного агента, обогащенного азотом, и нагрева холодного потока
холодильного агента, обогащенного азотом, чтобы обеспечить с помощью косвенного
теплообмена вторую часть принудительного охлаждени дл генерировани потока
Страница: 22
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
холодного орошени и дл охлаждени либо (i) очищенного потока сжиженного природного
газа или потока конденсированного природного газа, либо (ii) как очищенного потока
сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа, с
получением, тем самым, нагретого потока, обогащенного азотом, после расширени с
совершением внешней работы, и
(5) охлаждени второй части охлажденного сжатого потока, обогащенного азотом, с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента, обогащенного
азотом, с получением холодного сжатого потока, обогащенного азотом, и уменьшени давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением потока холодного
орошени .
10. Способ по п.9, в котором очищенный поток сжиженного природного газа
переохлаждаетс с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара
из головной части дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента,
обогащенного азотом, с получением переохлажденного продукта - сжиженного природного
газа.
11. Способ по п.9, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени холодного сжатого потока, обогащенного азотом, с получением холодного двухфазного
потока, обогащенного азотом, разделение холодного двухфазного потока, обогащенного
азотом, с получением холодного потока жидкости, обогащенного азотом, и холодного
потока пара, обогащенного азотом, уменьшение давлени холодного потока жидкости,
обогащенного азотом, с получением потока холодного орошени , и объединение холодного
потока пара, обогащенного азотом, с холодным потоком холодильного агента,
обогащенного азотом, из (4).
12. Способ по п.11, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени холодного потока пара, обогащенного азотом, дл получени потока пара с пониженным
давлением, и объединение потока пара с пониженным давлением либо с холодным
потоком холодильного агента, обогащенного азотом, из (4), либо с обогащенным азотом
потоком пара из головной части дистилл ционной колонны из (1).
13. Способ по п.11, в котором часть холодного потока жидкости, обогащенной азотом,
испар ют в промежуточном конденсаторе, в дистилл ционной колонне, между первым и
вторым положени ми в ней, с образованием испаренного потока, обогащенного азотом, и
испаренный поток, обогащенный азотом, объедин ют с холодным потоком пара,
обогащенным азотом.
14. Способ по п.9, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени потока конденсированного природного газа с образованием двухфазного потока,
разделение двухфазного потока на поток жидкости, обогащенный метаном, и поток пара,
обогащенный азотом, охлаждение обогащенного метаном потока жидкости с помощью
косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и обогащенным азотом холодным потоком холодильного агента
с получением переохлажденного входного потока конденсированного природного газа,
дополнительное охлаждение переохлажденного входного потока конденсированного
природного газа с помощью косвенного теплообмена с испаренной жидкостью, отбираемой
из нижней части дистилл ционной колонны, с получением потока испаренных донных
фракций, введение потока испаренных донных фракций в дистилл ционную колонну дл обеспечени в ней парообразовани при кипении, охлаждение потока пара, обогащенного
азотом, с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из
головной части дистилл ционной колонны и холодным потоком холодильного агента,
обогащенного азотом, с получением охлажденного входного потока природного газа, и
введение охлажденного входного потока природного газа в дистилл ционную колонну в
точке, промежуточной между первым и вторым положением в ней.
15. Способ по п.14, который дополнительно включает в себ переохлаждение
очищенного потока сжиженного природного газа с помощью косвенного теплообмена с
Страница: 23
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
обогащенным азотом потоком пара из головной части дистилл ционной колонны и с
холодным потоком холодильного агента, обогащенного азотом.
16. Способ по п.9, в котором после охлаждени второй части обогащенного азотом
охлажденного сжатого потока, с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом
потоком пара из головной части дистилл ционной колонны и холодным потоком
холодильного агента, обогащенного азотом, и перед уменьшением давлени обогащенного
азотом холодного сжатого потока с получением потока холодного орошени , холодный
сжатый поток, обогащенный азотом, дополнительно охлаждают с помощью косвенного
теплообмена с испар ющейс жидкостью, отбираемой из нижней части дистилл ционной
колонны, обеспечива , тем самым, получение потока испаренных донных фракций и
введение потока испаренных донных фракций в дистилл ционную колонну дл создани в
ней парообразовани при кипении.
17. Способ отвода азота из конденсированного природного газа, который включает в
себ (a) введение конденсированного природного газа в дистилл ционную колонну в первом
положении в ней, отбор обогащенного азотом потока пара из головной части
дистилл ционной колонны и отбор очищенного потока сжиженного природного газа из
нижней части колонны;
(b) введение потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором
положении, выше первого положени , где принудительное охлаждение дл создани потока холодного орошени получают путем сжати и расширени с совершением внешней
работы потока холодильного агента, содержащего азот; и
(c) либо (1) охлаждение очищенного потока сжиженного природного газа или охлаждение
потока конденсированного природного газа, либо (2) охлаждение как очищенного потока
сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа, где
принудительное охлаждение дл (1) или (2) получают посредством сжати и расширени с
совершением внешней работы потока холодильного агента, содержащего азот;
где поток холодного орошени , принудительное охлаждение дл создани потока
холодного орошени и принудительное охлаждение дл охлаждени (1) очищенного потока
сжиженного природного газа или потока конденсированного природного газа, или (2) как
очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного
природного газа, обеспечивают посредством
(d) нагрева холодного потока пара, обогащенного азотом, чтобы обеспечить первую
часть принудительного охлаждени дл получени потока холодного орошени и
принудительного охлаждени дл охлаждени либо (1) очищенного потока сжиженного
природного газа или потока конденсированного природного газа, либо (2) как очищенного
потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа, с
получением, тем самым, нагретого потока пара, обогащенного азотом;
(e) сжати нагретого потока пара, обогащенного азотом, с получением сжатого потока,
обогащенного азотом;
(f) объединени обогащенного азотом сжатого потока с обогащенным азотом нагретым
потоком после расширени с совершением внешней работы с получением объединенного
потока, обогащенного азотом, и сжати обогащенного азотом объединенного потока с
получением объединенного сжатого потока, обогащенного азотом;
(g) охлаждени объединенного обогащенного азотом сжатого потока с получением
обогащенного азотом охлажденного сжатого потока, расширени с совершением внешней
работы первой части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с получением
обогащенного азотом холодного потока холодильного агента, и нагрева обогащенного
азотом холодного потока холодильного агента, чтобы обеспечить второю часть
принудительного охлаждени дл охлаждени либо (1) очищенного потока сжиженного
природного газа или потока конденсированного природного газа, либо (2) как очищенного
потока сжиженного природного газа, так и потока конденсированного природного газа с
получением, тем самым, обогащенного азотом нагретого потока после расширени с
Страница: 24
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
совершением внешней работы из (f);
(h) охлаждени второй части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом холодным потоком пара из
головной части и обогащенным азотом холодным потоком холодильного агента, с
получением обогащенного азотом холодного сжатого потока и уменьшени давлени обогащенного азотом холодного сжатого потока, с получением обогащенного азотом
холодного потока холодильного агента; и
(i) частичной конденсации пара из головной части дистилл ционной колонны в головном
конденсаторе с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом холодным
потоком холодильного агента, с образованием двухфазного потока из головной части и
обогащенного азотом потока пара из (d), разделени двухфазного потока из головной
части на паровую часть и жидкую часть, возвращени жидкой части в дистилл ционную
колонну в виде потока холодного орошени и отбора паровой части в виде потока
отведенного азота.
18. Способ по п.17, в котором обогащенный азотом поток пара из головной части
колонны содержит менее чем 5% мол рных метана.
19. Способ по п.18, в котором обогащенный азотом поток пара из головной части
колонны содержит менее чем 2% мол рных метана.
20. Способ по п.17, который дополнительно включает в себ охлаждение
конденсированного природного газа перед введением в дистилл ционную колонну с
помощью косвенного теплообмена с испаренной жидкостью, отбираемой из нижней части
дистилл ционной колонны, дл получени потока испаренных донных фракций и
охлажденного потока конденсированного природного газа, и введение потока испаренных
донных фракций в дистилл ционную колонну дл обеспечени в ней парообразование при
кипении.
21. Способ по п.17, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени охлажденного конденсированного, природного газа с помощью расширительного клапана
или детандера перед дистилл ционной колонной.
22. Способ отвода азота из конденсированного природного газа, который включает в
себ (a) введение исходного питани - конденсированного природного газа - в
дистилл ционную колонну, в первом положении в ней, отбор обогащенного азотом потока
пара из головной части дистилл ционной колонны и извлечение очищенного потока
сжиженного природного газа из нижней части колонны; и
(b) введение потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором
положении, выше первого положени , где поток холодного орошени и принудительное
охлаждение дл создани потока холодного орошени получают посредством стадий,
которые включают в себ сжатие всего обогащенного азотом потока пара из головной
части или его части с получением обогащенного азотом сжатого потока, расширение с
совершением внешней работы части обогащенного азотом сжатого потока, чтобы создать
принудительное охлаждение, дл получени потока холодного орошени , и охлаждение и
уменьшение давлени другой части обогащенного азотом сжатого потока с получением
потока холодного орошени .
23. Способ по п.22, в котором исходное питание в виде конденсированного природного
газа в дистилл ционной колонне обеспечивают посредством охлаждени конденсированного природного газа с помощью косвенного теплообмена с испаренной
жидкостью, отбираемой из нижней части дистилл ционной колонны, с получением потока
испаренных донных фракций и введени потока испаренных донных фракций в
дистилл ционную колонну дл обеспечени в ней парообразовани при кипении.
24. Способ по п.22, в котором поток холодного орошени и принудительное охлаждение
дл создани потока холодного орошени обеспечивают посредством
(a) нагрева обогащенного азотом потока пара из головной части дистилл ционной
колонны, чтобы обеспечить первую часть принудительного охлаждени дл получени Страница: 25
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
потока холодного орошени , с получением, тем самым, нагретого потока пара,
обогащенного азотом;
(b) отбора первой части нагретого потока пара, обогащенного азотом, в виде потока
отведенного азота, и сжати второй части нагретого потока пара, обогащенного азотом,
с получением сжатого потока, обогащенного азотом;
(c) объединени обогащенного азотом сжатого потока с обогащенным азотом нагретым
потоком после расширени , с совершением внешней работы, с получением обогащенного
азотом объединенного потока и сжати обогащенного азотом объединенного потока, с
получением обогащенного азотом объединенного сжатого потока;
(d) охлаждени обогащенного азотом объединенного сжатого потока, с получением
обогащенного азотом охлажденного сжатого потока, расширени с совершением внешней
работы первой части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока, с получением
обогащенного азотом холодного потока холодильного агента, и нагрева обогащенного
азотом холодного потока холодильного агента, чтобы обеспечить вторую часть
принудительного охлаждени дл создани потока холодного орошени , с получением, тем
самым, обогащенного азотом нагретого потока после расширени с совершением внешней
работы; и
(e) охлаждени второй части обогащенного азотом охлажденного сжатого потока с
помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом потоком пара из головной части
дистилл ционной колонны и обогащенным азотом холодным потоком холодильного агента,
с получением обогащенного азотом холодного сжатого потока, уменьшени давлени обогащенного азотом холодного сжатого потока, с получением обогащенного азотом
холодного потока с пониженным давлением, и введени обогащенного азотом холодного
потока при пониженном давлении в дистилл ционную колонну в виде потока холодного
орошени .
25. Способ по п.22, который дополнительно включает в себ уменьшение давлени конденсированного природного газа перед дистилл ционной колонной за счет прохождени питани в виде охлажденного сжиженного природного газа через детандер дл плотных
текучих сред.
26. Система дл отвода азота из конденсированного природного газа, котора содержит
(a) дистилл ционную колонну, имеющую первое положение дл введени конденсированного природного газа, второе положение дл введени потока холодного
орошени , где второе положение находитс выше первого положени , линию в головной
части дл отбора обогащенного азотом головного потока пара из головной части колонны
и линию дл отбора очищенного потока сжиженного природного газа из нижней части
колонны;
(b) средство компрессии дл сжати холодильного агента, содержащего азот, с
получением сжатого холодильного агента, содержащего азот;
(c) детандер дл расширени с совершением внешней работы первой части сжатого
холодильного агента, содержащего азот, с получением холодного холодильного агента
после расширени с совершением внешней работы;
(d) средство теплообмена дл нагрева холодного холодильного агента после
расширени с совершением внешней работы, и дл охлаждени с помощью косвенного
теплообмена с холодным холодильным агентом после расширени с совершением
внешней работы, второй части содержащего азот сжатого холодильного агента, и либо (1)
очищенного потока сжиженного природного газа или конденсированного потока природного
газа, либо (2) как очищенного потока сжиженного природного газа, так и потока
конденсированного природного газа; и
(e) средства дл уменьшени давлени охлажденной второй части содержащего азот
сжатого холодильного агента, отобранного из средств теплообмена, дл создани принудительного охлаждени дл дистилл ционной колонны.
27. Система по п.26, котора содержит средства в виде трубопроводов дл объединени обогащенного азотом потока пара из головной части и обогащенного азотом холодного
Страница: 26
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
газа после расширени с совершением внешней работы, с образованием холодного
объединенного потока, обогащенного азотом, и где средство теплообмена содержит один
или несколько проходных каналов дл нагрева обогащенного азотом холодного
объединенного потока, с получением нагретого объединенного потока, обогащенного
азотом.
28. Система по п.27, в которой средство компрессии включает в себ одноступенчатый
компрессор дл сжати нагретого объединенного потока, обогащенного азотом.
29. Система по п.26, в которой средство теплообмена содержит первую группу
проходных каналов дл нагрева обогащенного азотом потока пара из головной части с
образованием нагретого обогащенного азотом потока пара из головной части, и вторую
группу проходных каналов дл нагрева холодного холодильного агента после расширени с
совершением внешней работы, с образованием нагретого холодильного агента после
расширени с совершением внешней работы.
30. Система по п.29, в которой средство компрессии включает в себ компрессор,
имеющий первую ступень и вторую ступень, и где система содержит средство в виде
трубопровода дл переноса нагретого обогащенного азотом потока пара из головной части
от средства теплообмена на вход первой ступени компрессора, и средство в виде
трубопровода дл переноса нагретого после расширени с совершением внешней работы
холодильного агента от средства теплообмена на вход второй ступени компрессора.
31. Система дл отвода азота из конденсированного природного газа, котора содержит
(a) дистилл ционную колонну, имеющую первое положение дл введени конденсированного природного газа в дистилл ционную колонну, второе положение дл введени потока холодного орошени в дистилл ционную колонну, где второе положени находитс выше первого положени , линию в головной части дл отбора обогащенного
азотом потока пара из головной части дистилл ционной колонны и линию дл отбора
очищенного потока сжиженного природного газа из нижней части колонны;
(b) средство компрессии дл сжати всего обогащенного азотом потока пара из
головной части или его части с получением сжатого потока пара, обогащенного азотом;
(c) детандер дл расширени с совершением внешней работы первого охлажденного
сжатого потока пара, обогащенного азотом, с получением холодного обогащенного азотом
потока после расширени с совершением внешней работы;
(d) средство теплообмена, содержащее
(d1) первую группу проходных каналов дл нагрева холодного обогащенного азотом
потока после расширени с совершением внешней работы с получением теплого
обогащенного азотом потока после расширени с совершением внешней работы;
(d2) вторую группу проходных каналов дл нагрева обогащенного азотом потока пара из
головной части дистилл ционной колонны, с получением теплого обогащенного азотом
потока пара из головной части;
(d3) третью группу проходных каналов дл охлаждени обогащенного азотом сжатого
потока пара с помощью косвенного теплообмена с обогащенным азотом холодным
потоком, после расширени с совершением внешней работы, и обогащенным азотом
потоком пара из головной части дистилл ционной колонны, с получением первого
охлажденного сжатого потока пара, обогащенного азотом, и второго охлажденного сжатого
потока пара, обогащенного азотом; и
(е) средство дл уменьшени давлени второго обогащенного азотом охлажденного
сжатого потока пара, с получением потока холодного орошени и средство дл введени потока холодного орошени в дистилл ционную колонну во втором положении.
32. Система по п.31, котора дополнительно содержит средство в виде ребойлера дл охлаждени конденсированного природного газа перед введением в дистилл ционную
колонну с помощью косвенного теплообмена с испар ющимс потоком, отбираемым из
нижней части дистилл ционной колонны, с получением, тем самым, испаренного потока, и
средство дл введени испаренного потока в нижнюю часть дистилл ционной колонны дл обеспечени в ней парообразовани при кипении.
Страница: 27
RU 2 337 130 C2
5
33. Система по п.31, в которой средство компрессии содержит компрессор, имеющий
первую ступень и вторую ступень, и где система содержит средство в виде трубопровода
дл переноса теплого обогащенного азотом потока пара из головной части, от средства
теплообмена на вход первой ступени компрессора, и средство в виде трубопровода дл переноса теплого обогащенного азотом потока после расширени с совершением внешней
работы от средства теплообмена на вход второй ступени компрессора.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 28
RU 2 337 130 C2
Страница: 29
DR
RU 2 337 130 C2
Страница: 30
RU 2 337 130 C2
Страница: 31
RU 2 337 130 C2
Страница: 32
RU 2 337 130 C2
Страница: 33
RU 2 337 130 C2
Страница: 34
RU 2 337 130 C2
Страница: 35
?анного природного газа вместо
гидравлической расширительной турбины 801 может использоватьс расширительный
клапан. В других альтернативах у конденсированного природного газа в линии 1 давление
может быть понижено с помощью расширительного клапана (не показан) или
гидравлической расширительной турбины (не показана) в дополнение к уменьшению
давлени охлажденного конденсированного природного газа в линии 11 или вместо него.
Охлажденный конденсированный природный газ раздел ют в дистилл ционной колонне
7, работающей при давлении вблизи давлени хранени продукта - СПГ, то есть 15-25
фунт/кв.дюйм, с получением потока пара из головной части, обогащенного азотом, в
линии 15 и очищенного продукта - СПГ в линии 803. Очищенный СПГ в линии 803, как
правило, не требует переохлаждени и может направл тьс непосредственно в хранилище
продукта - СПГ.
Обогащенный азотом поток пара из головной части колонны низкого давлени в линии
15 нагревают в теплообменниках 805 и 807 с получением дополнительно нагретого потока,
обогащенного азотом, в линии 809. Часть нагретого потока, обогащенного азотом, в
линии 809 высвобождают в виде потока отведенного азота через линию 811. Этот
отведенный поток, как правило, содержит 1-5% мол рных метана и необ зательно может
выпускатьс в атмосферу вместо направлени в систему сгорани установки. Оставшуюс часть потока в линии 809 сжимают в первой ступени компрессора 813, как правило, до
100-400 фунт/кв.дюйм, а затем объедин ют с нагретым потоком промежуточного давлени после расширени с совершением внешней работы в линии 815. Объединенный поток
дополнительно сжимают во второй ступени компрессора 817 до давлени примерно 6001400 фунт/кв.дюйм дл создани сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 819.
Сжатый поток, обогащенный азотом, в линии 819 охлаждаетс в теплообменнике 807 и
раздел етс на две части. Перва и главна часть подвергаетс расширению с
совершением внешней работы в детандере 821 с получением холодного обогащенного
азотом потока после расширени с совершением внешней работы в линии 823, а втора меньша часть в линии 825 дополнительно охлаждаетс в теплообменнике 805 с
получением переохлажденной жидкости (если находитс при подкритических услови х) или
холодной плотной текучей среды (если находитс при надкритических услови х) в линии
827. У холодного сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 827 давление понижаетс посредством расширительного клапана 849, и его ввод т в верхнюю часть
дистилл ционной колонны 7 дл создани в ней холодного орошени . Альтернативно
уменьшение давлени потока в линии 827 может осуществл тьс посредством расширени с совершением внешней работы. Хот теплообменники 805 и 807 представлены как
отдельные теплообменники, они могут объедин тьс в единый теплообменник, если это
желательно.
В любом из указанных выше вариантов осуществлени уменьшение давлени технологических потоков может осуществл тьс с помощью либо дросселирующих
клапанов, либо детандеров; детандеры могут представл ть собой детандеры с
вращающимис лопаст ми (то есть турбины), либо расширительные машины поршневого
действи . Работа расширени , генерируема детандерами, может использоватьс дл приведени в действие другого вращающегос оборудовани , такого как компрессоры.
Уменьшение давлени потоков жидкости или плотной текучей среды может
осуществл тьс посредством детандеров, как правило, известных как гидравлические
турбины или детандеры дл плотных текучих сред.
ПРИМЕР
Вариант осуществлени насто щего изобретени , как он описываетс со ссылкой на
фиг.1, может иллюстрироватьс следующим далее неограничивающим примером. Поток
исходных материалов конденсированного природного газа со скоростью потока 100
фунтмоль в час, содержащий (в % мол рных) 4,0% азота, 88,0% метана, 5,0% этана и 3,0%
пропана и более т желых углеводородов, при -165°F и 741 фунт/кв.дюйм, подают через
линию 1 и охлаждают до -190°F в теплообменнике 3 ребойлера. Поток исходных
Страница: 19
RU 2 337 130 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
материалов охлажденного СПГ в линии 11 от ребойлера расшир ют посредством
расширительного клапана 13 до 144 фунт/кв.дюйм и ввод т в промежуточном положении в
дистилл ционную колонну 7. Очищенный поток продукта - СПГ откачивают через линию 17
со скоростью потока 96,94 фунтмоль в час, и он содержит (в % мол рных) 1,00% азота,
90,75% метана, 5,16% этана и 3,09% пропана и более т желых углеводородов при -190°F
и 147 фунт/кв.дюйм. Этот поток продукта - СПГ переохлаждают до -235°F в
теплообменнике 19 и направл ют в хранилище через линию 20.
Поток пара из головной части колонны, обогащенный азотом, откачивают из
дистилл ционной колонны 7 через линию 15 со скоростью потока 34,48 фунтмоль в час, и
он содержит 99,00% мол рных азота и 1,00% мол рный метана при -272°F и 141
фунт/кв.дюйм. Этот поток объедин ют с холодным обогащенным азотом потоком после
расширени с совершением внешней работы в линии 21 от турбодетандера 43 дл получени объединенного холодного потока, обогащенного азотом, в линии 23.
Объединенный поток нагревают в теплообменниках 19, 27 и 29, чтобы обеспечить
принудительное охлаждение, дл переохлаждени очищенного СПГ в линии 17 и дл охлаждени сжатого потока, обогащенного азотом, в линии 42, тем самым получа нагретый поток азота низкого давлени в линии 31.
Поток низкого давлени , обогащенный азотом, в линии 31 теперь при 97°F и 131
фунт/кв.дюйм, содержащий 99,00% мол рных азота и 1,00% мол рный метана, раздел ют
на отведенный поток в линии 33, имеющий скорость потока 3,06 фунтмоль в час, и
главный технологический поток со скоростью потока 135,49 фунтмоль в час в линии 35.
Этот главный технологический поток сжимают до 1095 фунт/кв.дюйм в компрессоре 37, и
полученный поток, обогащенный азотом, высокого давлени в линии 39 при 100°F
охлаждают до -123°F в теплообменнике 29. Главную часть охлажденного потока из
теплообменника 29 откачивают через линию 41 со скоростью потока 104,07 фунтмоль в час
и подвергают расширению с совершением внешней работы в турбодетандере 43. Остаток
охлажденного потока из теплообменника 29 со скоростью потока 31,42 фунтмоль в час
протекает через линию 42, через теплообменники 27 и 19, где он охлаждаетс с
образованием плотной холодной сверхкритической текучей среды при -235°F. Эта
холодна текуча среда протекает через линию 45, расшир етс до 141 фунт/кв.дюйм
посредством расширительного клапана 47 и вводитс в верхнюю часть дистилл ционной
колонны 7 в качестве потока орошени .
Поток пара из головной части колонны, обогащенный азотом, извлеченный из
дистилл ционной колонны 7 через линию 15, объедин ют с холодным обогащенным азотом
потоком после расширени с совершением внешней работы из турбодетандера 43 в линии
21 при -270°F и 141 фунт/кв.дюйм дл получени объединенного холодного потока,
обогащенного азотом, в линии 23 при 138,55 фунтмоль в час. Затем этот объединенный
поток нагревают до -162°F в теплообменниках 19 и 27, чтобы обеспечить принудительное
охлаждение, дл переохлаждени очищенного потока продукта - СПГ в линии 17 и дл конденсировани и переохлаждени потока в линии 42, как описано выше. Объединенный
поток азота низкого давлени дополнительно нагреваетс до 97°F в теплообменнике 29
дл охлаждени сжатого потока, обогащенного азотом, высокого давлени в линии 39.
Способ насто щего примера отводит примерно 76% азота, содержащегос в исходном
сырье - конденсированном природном газе - дл дистилл ционной колонны 7, с
получением очищенного потока продукта - СПГ в линии 20, содержащего 1,00% мол рный
азота, что вл етс достаточным дл удовлетворени спецификаци м продукта - СПГ в
большинстве случаев. Если требуетс более низкое содержание азота в очищенном
продукте - СПГ, в дистилл ционную колонну 7 могут подаватьс дополнительные флегма
(на повторное кип чение) и поток орошени , чтобы подстроитьс под более высокий
уровень отвода азота. У переохлажденного потока продукта - СПГ в линии 20 перед
хранением обычно понижаетс давление, как правило, до 15-17 фунт/кв.дюй?
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
565 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа