Способ нейтрализации и дегидратации природного газа, содержащего кислые газы
Номер патента: 12834
Опубликовано: 15.11.2006
Авторы: ЛЕКОНТ, Фабрис, ЛЕМЕР, Эрик, ВИЛЬТАР Жан-Шарль
Формула / Реферат
Способ предварительной обработки сильнокислого природного газа, содержащего значительное количество сероводорода (H2S), в котором может содержаться диоксид углерода (CO2), содержит, по меньшей мере, один этап, на котором в дистилляционной колонне осуществляют взаимодействие между исходным природным газом и жидким конденсатом, полученным при охлаждении газообразной фракции, полученной во время указанной фазы осуществления взаимодействия. Этот раствор позволяет в конечном итоге дешево рекуперировать газ с высоким содержанием метана, с низким содержанием сероводорода, и практически очищенный от всей содержавшейся в нем воды, и жидкую фазу, обогащенную сероводородом, содержащую практически всю воду и практически не содержащую углеводородов. Управление термодинамическими условиями во время этапов, характеризующих способ, в зависимости от содержания воды в газе во время обработки позволяет достичь постепенного удаления воды, содержащейся в указанном газе, без образования гидратов.
Текст
(51)7 01 53/14, 25 3/08, 10 5/06 КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ по меньшей мере, один этап, на котором в дистилляционной колонне осуществляют взаимодействие между исходным природным газом и жидким конденсатом, полученным при охлаждении газообразной фракции, полученной во время указанной фазы осуществления взаимодействия. Этот раствор позволяет в конечном итоге дешево рекуперировать газ с высоким содержанием метана, с низким содержанием сероводорода, и практически очищенный от всей содержавшейся в нем воды, и жидкую фазу, обогащенную сероводородом, содержащую практически всю воду и практически не содержащую углеводородов. Управление термодинамическими условиями во время этапов, характеризующих способ, в зависимости от содержания воды в газе во время обработки позволяет достичь постепенного удаления воды, содержащейся в указанном газе, без образования гидратов.(73) ЭНСТИТЮ ФРАНСЕ ДЮ ПЕТРОЛЬ(57) Способ предварительной обработки сильнокислого природного газа, содержащего значительное количество сероводорода (2), в котором может содержаться диоксид углерода (2), содержит, 12834 Настоящее изобретение касается способа предварительной обработки сильнокислотного природного газа, содержащего значительное количество сероводорода (Н 2), в котором может также содержаться диоксид углерода (СО 2). Когда газопроизводитель встает перед проблемой обработки природного газа с большим содержанием, например, более 20(мольн.) сероводорода, при этом отдавая себе отчет в том, что производительность добычи газа превышает 2 миллиона кубических метров в день и что производство серы экономически не оправдано, такой газопроизводитель оказывается перед дилеммой большая часть сероводорода должна быть удалена, при этом должны быть соблюдены все нормы безопасности и экологии. Кроме того, требования экономии предусматривают минимальные энергозатраты, связанные с отделением и удалением сероводорода. Иногда задачу удаления сероводорода и диоксида углерода, содержащихся в природном газе, решают путем повторного нагнетания рекуперированной смеси в высвобождаемую емкость, что позволяет избежать использования на выходе установок по извлечению серы, которые отличаются большой стоимостью и повышенным потреблением энергии. Чтобы иметь возможность продавать газ, содержащий менее 3 пропромилле по объему сероводорода, необходимо применять технологию отделения, которая должна быть селективной по отношению к этому яду, так как одновременное отделение диоксида углерода и 2 не обусловлено одинаковыми требованиями чистоты. Действительно в газе,предназначенном для продажи, допускается присутствие от 2 до 4 по объему СО 2. Эту задачу можно решать при помощи способа, состоящего из двух этапов этапа частичного уменьшения содержания кислот путем мембранного разделения, после которого следует этап промывки частично очищенного таким образом газа при помощи растворителя или селективного амина. Действительно, известно, что селективные мембраны легче пропускают Н 2 и 2, чем углеводороды (в частности, метан), содержащиеся в природном газе. Этот достаточно простой способ, вместе с тем, имеет ряд серьезных недостатков, в частности, когда кислый газ, обогащенный 2, должен повторно нагнетаться в емкость под высоким давлением. В настоящем документе под углеводородами следует понимать в основном метан и небольшие количества этана, пропана и бутана. Основным недостатком первичной обработки путем пропускания через мембрану является то, что пермеат, обогащенный 2 и СО 2, необходимо рекуперировать на выходе из мембраны под очень слабым давлением, чтобы обеспечить эффективность процесса. Если газ не сжигают в факеле и не подают в установку для рекуперации серы, то возникает необходимость в его повторном сжатии под давлением емкости, что влечет за собой удорожание сжатия и большие затраты энергии. Вторым недостатком способа пропускания через мембрану является то, что мембрана не является 2 достаточно селективной по отношению к кислым газам, так как она в значительной степени пропускает метан в пермеат. Потери коммерческого метана могут составлять от 10 до 15 от вводимой загрузки. Одним из объектов настоящего изобретения является предварительная обработка природного газа,сильно обогащенного Н 2 и СО 2 для того, чтобы сделать его пригодным для использования и продажи, не допуская при этом загрязнения окружающей среды. Кроме того, настоящее изобретение позволяет обезвоживать указанный газ и удалять большинство его кислых компонентов в жидком виде в высвобождаемую емкость. Осуществленная заявителем работа позволила предложить в патенте 2715692 способ, дающий возможность удалять значительное количество кислых газов, содержащихся в исходном природном газе, то есть на выходе из скважины, причем данный способ может быть осуществлен очень легко и требует минимальных капиталовложений. В соответствии с указанным способом исходный природный газ в камере циклонного типа вводят в контакт с жидким конденсатом, получаемым при охлаждении газообразной фракции, получаемой во время указанной фазы введения в контакт. В конечном итоге этот раствор позволяет рекуперировать при минимальных затратах газ, обогащенный метаном и обедненный сероводородом, и жидкую фазу на дне циклонной камеры, содержащую большую часть сероводорода, воды и небольшую часть углеводорода, при этом указанную жидкую фазу затем повторно нагнетают в высвобождаемую скважину. Тем не менее, описанный в патенте 2715692 способ имеет несколько недостатков 1) присутствие воды в жидких растворах, содержащих большое количество сероводорода и охлаждаемых до низкой температуры (до -30 С) может привести к образованию во всей системе гидратов,которые закупоривают трубопроводы, и даже повредить составные элементы используемого устройства. Поэтому известный из предшествующего уровня техники способ требовал применения антигидрата, предпочтительно метанола, чтобы предупредить образование гидратов во время фазы охлаждения газообразного эфлюента, выходящего из циклонной камеры. Произведенные расчеты доказывают в условиях,описанных в патенте 2715692, необходимость применения большого количества метанола для предупреждения образования гидратов. Так, при условной загрузке 100 кмоль/ч (киломоль в час), содержащей 30(молярн.) 2 и 10(молярн.) СО 2,отмечается присутствие 0,35(молярн.) воды при температуре 50 С и давлении 8 МПа (мегапаскаль) в потоке исходного загружаемого газа, 1,12(молярн.) воды в жидкости на дне циклонной камеры и 700 пропромилле (миллионные доли) молярной массы в жидком конденсате (-30 С и 8 МПа). Однако для того, чтобы ингибировать образование гидрата при -30 С, в данных условиях не 12834 обходимо, чтобы молярное соотношение МеОН/Н 2 О было равно 15. Для этого необходимо иметь 1(молярн.) метанола в жидкой фазе, что в количественном выражении составляет 3200 кг/ч (килограммов в час) при расходе газа 25 000 кмоль/ч. И, наконец, этот метанол сложно рекуперировать, так как он проходит вместе с потоком жидкого Н 2 и не может быть отделен в достаточной степени. Действительно, с точки зрения термодинамики трудно разделить смесь воды и метанола в конденсате с большим содержанием 2 на уровне холодной колбы, так как в условиях колбы существует только одна жидкая фаза, в которой все вещества являются растворимыми. Точно также на уровне введения в контакт давление пара веществ приводит к тому,что значительная часть метанола увлекается вместе с продуктами на дно колонны и не может быть отведена в верхнюю часть вместе с метаном 2) произведенные расчеты показывают при описанных в патенте 2715692 условиях, что количество углеводородов, которым нельзя пренебречь,попадает вместе с рекуперированной жидкой фазой на дно циклонной камеры. Например, в рассматриваемом выше случае потери углеводородов могут составлять примерно 8(молярн.). Одной из задач настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Заявителем выявлено, и это является объектом настоящего изобретения, что при соответствующих термодинамических условиях возможно увеличивать концентрацию метана в исходном природном газе, удаляя при этом большую часть кислых газов и практически всю содержащуюся в нем воду. Под практически всей содержащейся водой следует понимать, что количество воды, присутствующее в конечном газе, меньше 50 пропромилле (молярн.),предпочтительно меньше 10 пропромилле (молярн.), и в еще более предпочтительном варианте меньше 5 пропромилле (молярн.). Настоящее изобретение также касается способа,позволяющего предотвратить образование гидратов на всех этапах работы устройства, обеспечивающего указанную концентрацию метана. В соответствии с настоящим изобретением после обработки при помощи настоящего способа природного газа, выходящего из эксплуатационной скважины, рекуперируют конечный газ, содержащий большую часть углеводородов, содержащихся в указанном газе. Под большей частью углеводородов подразумевают, по меньшей мере, 90 углеводородов, предпочтительно, по меньшей мере, 95 углеводородов и в еще более предпочтительном варианте, по меньшей мере, 97 углеводородов. И, наконец, преимуществом настоящего изобретения является возможность избежать использования антигидратов, таких как метанол, транспортировка, применение и/или рекуперация которых являются дорогостоящими и/или сложными. В основном настоящее изобретение касается способа предварительной обработки под давлением природного газа, содержащего углеводороды, по меньшей мере, один из кислых компонентов в виде сероводорода и диоксида углерода и воду, в котором а) охлаждают природный газ для образования жидкой фазы и газообразной фазы,б) в дистилляционной колонне осуществляют взаимодействие газообразной фазы, полученной на этапе а) с жидкой фазой, полученной на этапе в),для получения газообразной фазы и жидкой фазы,в) охлаждают газообразную фазу, полученную на этапе б), для получения жидкой фазы и газообразной фазы. На этапе в) способа в соответствии с настоящим изобретением газообразную фазу, полученную на этапе б), можно охлаждать при помощи теплообменника и/или при помощи турбины расширения. Способ в соответствии с настоящим изобретением может содержать этап, на котором г) охлаждают газообразную фазу, полученную на этапе в) при помощи турбины расширения для получения газообразной фазы и жидкой фазы, которую повторно используют на этапе б). Способ в соответствии с настоящим изобретением может содержать этап, на котором д) сжимают, по меньшей мере, одну из газообразных фаз, полученных на этапе в) и г), с использованием энергии, рекуперированной на турбине расширения. На этапе в) способа в соответствии с настоящим изобретением можно охлаждать газообразную фазу,полученную на этапе б), при помощи трубы Вентури, при этом указанную жидкую фазу извлекают на уровне трубы Вентури, а указанную газообразную фазу рекуперируют на выходе расходящейся трубки трубы Вентури. Жидкую фазу, извлекаемую на уровне трубы Вентури можно охладить, чтобы получить повторно используемую на этапе б) жидкость и газообразную фазу. Газообразные фазы, получаемые на этапе в) и на этапе г), можно использовать для охлаждения газообразной фазы, полученной на этапе б), и/или для охлаждения природного газа на этапе а). Способ в соответствии с настоящим изобретением может содержать этап, на котором е) выпаривают, по меньшей мере, одну часть жидкой фазы, полученной на этапе б), и вводят, по меньшей мере, указанную часть жидкой фазы в виде пара в дистилляционную колонну для создания восходящего потока пара внутри указанной колонны. В соответствии с настоящим изобретением можно использовать часть тепла жидкой фазы, полученной на этапе б) для нагревания газообразной фазы,полученной на этапе а). На этапе а) способа в соответствии с настоящим изобретением можно разделять жидкую фазу и газообразную фазу в колбе и можно вводить в указанную колбу, по меньшей мере, часть жидкой фазы,полученной на этапе б). Способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять при следующих операционных условиях- дистилляционная колонна на этапе б) 3-15 С до 70 С,- Р 1 МПа по абсолютной величине, предпочтительно от 4 до 10 МПа по абсолютной величине,- давление и температура охлаждения на этапе с) Т Сот -100 С до 30 С, предпочтительно от -40 С до 0 С,- Р 1 МПа, предпочтительно от 4 до 10 Мпа,- температура охлаждения указанного природного газа на этапе а) - от 0 до 50 С, предпочтительно от 20 до 40 С. В соответствии с настоящим изобретением парциальное давление сероводорода в природном газе может составлять, по меньшей мере,0,5 МПа и предпочтительно, по меньшей мере,1,5 МПа. Дистилляционная колонна, теоретически, может содержать, по меньшей мере, 3 ступени, предпочтительно от 4 до 6. На этапе а) природный газ может находиться под давлением от 6,5 МПа до 12 МПа и при температуре, превышающей 15 С. Полученные на этапах а) и б) жидкие фазы могут подаваться в скважину. Таким образом, одним из основных отличительных признаков способа в соответствии с настоящим изобретением является управление термодинамическими условиями (например, давлением и температурой) в зависимости от природы обрабатываемого газа (в частности от содержания в нем воды), при этом указанное управление позволяет обеспечить постепенное удаление содержащейся в указанном газе воды без образования гидратов. В основном в соответствии с настоящим изобретением следует применять дистилляционную колонну, обеспечивающую постепенное сокращение содержания воды снизу вверх в колонне таким образом, чтобы в верхней части колонны рекуперировать газ, из которого практически вся вода удалена, то есть газ, содержащий количество воды, не превышающее порога образования гидратов, при наименьшей температуре,достигнутой на следующем этапе в) конденсации путем охлаждения и расширения. В частности, в соответствии с настоящим изобретением насыщенный водой газ, полученный на этапе а), подают на достаточно низкий уровень колонны, то есть при достаточно высокой температуре, чтобы предотвратить образование гидратов. Следовательно, указанная колонна теоретически может содержать достаточно большое число ступеней, чтобы обеспечить удаление воды и получить градиент температуры между холодной верхней частью и дном колонны. Кроме того, в предпочтительном варианте применяют ребойлер, что позволяет поддерживать достаточно высокую температуру в колонне и тем самым избежать образования гидратов, а также свести к минимуму и/или контролировать потери углеводородов. Настоящее изобретение будет более понятно при анализе описания и материального баланса, приведенного ниже в качестве неограничительных примеров выполнения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых 4 фиг. 1 - принципиальная схема выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением фиг. 2 - изображение варианта конфигурации цикла охлаждения в верхней части дистилляционной колонны фиг. 3 - схема усовершенствования способа на входе дистилляционной колонны фиг. 4 - изображение варианта выполнения способа фиг. 5 - изображение варианта выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением с использованием турбины расширения фиг. 6 - изображение варианта выполнения способа в соответствии с настоящим изображением с использованием сепаратора типа трубы Вентури фиг. 7 - изображение сепаратора типа трубы Вентури. В примере выполнения способа в соответствии с настоящим изображением (фиг. 1) сильнокислый природный газ, поступающий из эксплуатационной скважины по линии или трубопроводу (1) под давлением 8 МПа и при температуре 50 С, насыщенный водой (3600 пропромилле (молярн. и содержащий 32(молярн.) 2, 11(молярн.) СО 2 и 57(молярн.) метана (менее 1(молярн.) С 2),подают в теплообменник (102), где он охлаждается до температуры 30 С. Жидкость на выходе из теплообменника (102) подают по линии (2) в сепаратор(13) и извлекают через линию (4) жидкую фазу, в основном содержащую воду и совсем немного растворенных кислых компонентов. Через линию (3) извлекают также природный газ, насыщенный водой до 1550 пропромилле (молярн.), содержащий кислые газы. Таким образом, охлаждение в теплообменнике (102) позволяет получить газ с гораздо меньшим содержанием воды. Проходящий по линии (3) газ поступает на нижнюю тарелку колонны (14). Колонна работает под давлением 7,97 МПа, дно колонны (14) оборудовано ребойлером (101) и находится при температуре приблизительно 5 С. В вершину колонны поступает жидкий поток конденсата по линии (6) и температуре около 5 С. Такая колонна содержит либо классические дистилляционные тарелки, либо насадки структурного или простого типа. Колонна позволяет удалять воду из газа и получать достаточно высокую температуру, чтобы избежать образования гидратов (на питающей тарелке, например, получают температуру более 20 С). Таким образом, на дне колонны получают жидкость, содержащую более 752, остальная часть состоит из воды и из небольшого количества попавшего в нее метана. В верхней части колонны через линию (7) получают газ, в основном содержащий 2, О 2 и метан, и почти не содержащий воды (0,3 пропромилле (молярн Жидкость, содержащую , из очищенного газа удаляют по линии (5) при помощи насоса (15) под давлением 38 МПа, а затем повторно нагнетают в свободную скважину. Газообразная фаза проходит через различные системы охлаждения. Сначала через теплообменник 12834 газ-газ (16) с холодной стороной проходит частично очищенный от кислых компонентов газ, производимый сепараторной колбой (17) и находящийся при температуре -30 С. На уровне линии (8) получают жидкость при температуре примерно -5 С, затем ее подают в теплообменник (18), например, пропановый холодильник, откуда она выходит по линии (9) при температуре -10 С. Наконец, жидкость проходит через последнюю ступень охлаждения (19), откуда она выходит через линию (10) при температуре-30 С. Проходящая через линию (10) жидкость поступает в сепараторную колбу (17). Колба находится при температуре -30 С и под давлением 7,88 МПа. При этом получают частично очищенный от кислых компонентов газ (11) и конденсат с большим содержанием 2 и СО 2 (6) . В конденсате, проходящем через линию (6), все еще содержится метан, который впоследствии охлаждается при помощи насоса(20) и большая часть которого рекуперируется в колонне (14). В конечном результате отмечается потеря метана в размере 250 кмоль/ч, то есть менее 2(молярн.) количества, присутствующего при загрузке. Загруженный газ очищается на 5560 кмоль/ч от Н 2, то есть на 71 количества, присутствующего при загрузке. Но главным преимуществом способа является постоянная возможность получения молярных фракций воды и достижения сопутствующей при этом температуры, при значениях которых образование гидратов становится невозможным. Этого достигают, в частности, путем использования колбы(13), позволяющей сократить количество воды, присутствующей в газе, и путем использования колонны (14). Для вышеописанного примера в табл. 1 показан материальный баланс, полученный во время различных этапов способа. Таблица 1 Линия Температура (С) Давление (МПа) Молярная масса Н 2 О 2 СО 2 2 Метан Этан Пропан Бутан Пентан Всего (кмоль/ч) Менее 0,05. На фиг. 2 показана другая возможная конфигурация устройства, показанного на фиг.1, позволяющая применение настоящего способа. Отличие по сравнению с фиг. 1 заключается в конфигурации холодного цикла в верхней части колонны (14). Как и в предыдущем примере, имеются теплообменники(18) и (19), но поток, проходящий через линию (9) при температуре -10 С, подается на сепараторную колбу (25). В эту колбу при помощи насоса (23) подается жидкость, поступающая по линии (22) от колбы (17), находящейся при температуре -30 С. В этой колбе (25) получают газ, который по линии(21) подают на теплообменник типа пропанового испарителя (19), где он охлаждается до -30 С на уровне линии (10). Из колбы (25) жидкость при температуре -12 С подается по линии (6) при помощи насоса (24) и служит в качестве обратного потока для колонны (14). Наконец, парообразная фаза из колбы (17), проходящая по линии (11), является газом, частично очищенным от кислых компонентов. Такая конструкция позволяет получать флегму при температуре -12 С вместо -30 С, поэтому верхняя часть колонны является менее холодной. Она позволяет также оптимизировать распределение охлаждающей энергии, которая должна подаваться на уровень теплообменников (18) и (19). Действительно, более экономично поставлять энергию на уровень -10 С, чем на уровень -30 С. На фиг. 3 показан еще один возможный вариант конфигурации устройства, показанного на фиг.1. Его отличие заключается в применении теплообменника (30) эфлюентозагрузочного типа на входе колонны (14). В данный теплообменник (30) от колбы (13) по линии (3) поступает парообразная фаза,при этом указанная парообразная фаза нагревается путем косвенного теплообмена с жидкой фракцией,поступающей из колонны (14) по линии (31). Таким образом на входе колонны получают поток (линия(32, температура которого может доходить до значения порядка 45 С. Поток (линия (31, начинающийся от жидкости на дне колонны (14), представляет собой часть или всю жидкость, производимую колонной, в зависимости от подачи требуемого тепла в теплообменник (30). После этого на выходе теплообменника (30) жидкость опять проходит по 5 12834 линии (33) вместе с жидкими продуктами (линии (4) и (5 и повторно нагнетается в скважину. Такая конфигурация позволяет, в случае необходимости, достигать в колонне (14) немного более высокой температуры. Другая возможная конфигурация показана на фиг. 4. Она позволяет осуществить рециркуляцию части жидкости со дна колонны (14) через линию(40) к колбе (13). Степень рециркуляции зависит от содержания 2 в неочищенном газе. Такая система позволяет получать в колонне (14) меньшую молярную фракцию воды в жидкой фазе и решать проблемы гидратов в самых сложных случаях. Точно также можно выполнять любые комбинации из этих различных конфигураций для получения схемы, оптимизированной для определенной загрузки. На фиг. 5 показан еще один возможный вариант конфигурации устройства, показанного на фиг.1. Отличие от фиг.1 состоит в применении средства охлаждения, позволяющего охлаждать жидкость,циркулирующую в трубопроводе (8). На фиг. 5 поступающий от теплообменника (16) через трубопровод (8) поток при температуре -5 С подается на сепараторную колбу (35). Эта колба (35) позволяет отделить жидкий эфлюент, обогащенный кислыми компонентами, удаляемый через трубопровод (45) от газа, удаляемого через трубопровод(36). По трубопроводу (36) газ подается на турбину расширения (37), в которой он подвергается изэнтропическому расширению. Поток, выходящий из турбины расширения (37), находится при низкой температуре (примерно -30 С) и подается через трубопровод (38) в сепараторную колбу (39). Из колбы (39) через трубопровод (40) удаляют газ, частично очищенный от кислых компонентов, и через трубопровод (46) - конденсат с высоким содержанием 2 и СО 2. Отделению газа, частично очищенного от кислых компонентов, от конденсата с высоким содержанием 2 и С 2 способствует небольшое значение давления в колбе (39), получаемое вследствие расширения газа в турбине (37). Давление конденсата, циркулирующего в линии (46), повышают при помощи насоса (47), затем его смешивают с жидким потоком, выходящим из колбы (35) через трубопровод (45). Эту смесь повторно нагнетают в дистилляционную колонну (14) при помощи насоса(20). Выходящий через трубопровод (40) из колбы(39) газ можно использовать в качестве охлаждающей среды в теплообменнике (16), а затем в теплообменнике (102). На выходе теплообменника (102) этот газ подают по трубопроводу (42) в компрессор(43), где он сжимается и затем удаляется через трубопровод (44). Компрессор (43) может быть соединен с турбиной (37) для использования работы изэнтропического расширения в качестве источника энергии. Второй компрессор, питаемый энергией от источника, не являющегося частью способа в соответствии с настоящим изобретением, может также сжимать газ, выходящий из колбы (39), чтобы компенсировать потерю энергии во время расширения и сжатия, осуществляемых турбиной (37), соединенной с компрессором (43). В качестве иллюстрации примера, описанного со ссылкой на фиг. 5, в табл. 2 приводится полученный материальный баланс. Таблица 2 Н 2 О 2 2 2 Метан Этан Пропан Бутан Пентан Всего (кмоль/час) Менее 0,05. На фиг.6 показана другая конфигурация устройства, описанного на фиг. 1, позволяющая применить способ в соответствии с настоящим изобретением. Отличие от фиг. 1 состоит в применении средства охлаждения, обеспечивающего охлаждение жидкости, циркулирующей в трубопроводе (8).(16) через трубопровод (8) при температуре -5 С,проходит через сепаратор типа трубы Вентури. На фиг. 7 подробно показан сепаратор типа трубы Вентури (50). Он содержит впускной трубопровод (60) для подачи обрабатываемого газа. Это трубопровод продолжен трубкой сходящегося диаметра 12834 диаметра трубопровода (60). Эта трубка (62) образует трубу Вентури. При этом газ, подаваемый в трубопровод (60), увеличивает скорость своего прохождения до значения, которое может достигать сверхзвуковой скорости в трубе Вентури (62). Это увеличение скорости обеспечивает изэнтропическое расширение, то есть уменьшение давления и температуры газа в трубе Вентури (62). Если обрабатываемый газ содержит кислые компоненты, то последние конденсируются в виде мельчайших капель. Установленные в трубе Вентури (62) дельтообразные крылья (63) сообщают газу вихреообразное движение, заставляющее капли конденсата осаждаться на внутренней стенке трубы Вентури (62) в виде тонкой пленки жидкости. Кольцевая щель (64),расположенная за дельтообразными крыльями (63),обеспечивает рекуперацию тонкой пленки жидкости в камере (65) и ее удаление через трубопровод (66). На выходе щели (64) газ, отделенный от конденсированных капель, претерпевает уменьшение скорости при прохождении через расходящуюся трубу(67). Это уменьшение скорости сопровождается повышением давления и температуры газа на выходе расходящейся трубы (67). В качестве такого сепаратора можно использовать Сверхзвуковой сепаратор. Как показано на фиг. 6, поступающий в сепаратор (50) газ подвергается изэнтропическому расширению на уровне трубы Вентури и охлаждению(3 МПа и -46 С). Таким образом на уровне трубы Вентури конденсируется эфлюент, обогащенный 2. Этот эфлюент собирается на уровне трубы Вентури, затем удаляется через трубопровод (51). На выходе трубы Вентури газ попадает в расходя щуюся трубу, что позволяет повысить его давление(7,5 МПа) и температуру (19 С) . Газ выходит из сепаратора (50) через трубопровод (52). Сепаратор типа трубы Вентури является средством охлаждения газа, не требующим дополнительных затрат энергии. Благодаря тому, что циркулирующий в трубопроводе (7) поток отличается слабым содержанием воды (примерно 16 пропромилле (молярн., гидраты не образуются ни на уровне сепаратора (50), ни на уровне жидкого эфлюента, рекуперируемого в трубопроводе (51). Таким образом, в способе в соответствии с настоящим изобретением не возникает постоянной необходимости в использовании антигидратов. Проходящий в трубопроводе эфлюент охлаждается до температуры -30 С в теплообменнике (53), в котором в качестве охлаждающей среды можно применять пропановый охладитель. Охлажденный эфлюент по трубопроводу (54) подается в колбу (55) . В колбе (55) получают жидкий эфлюент, обогащенный 2, удаляемый через трубопровод (56), и газ, удаляемый через трубопровод (57). Циркулирующий в трубопроводе (57) газ повторно смешивается с газом, циркулирующим в трубопроводе (52), чтобы получить смесь газов, циркулирующих в трубопроводе (58). Эту смесь используют в качестве охлаждающей среды в теплообменнике(14) при помощи насоса (20). Для примера, описанного со ссылкой на фиг. 3,ниже приводится табл. 3 с полученным материальным балансом. Таблица 3 Н 2 О 2 СО 2 2 Метан Этан Пропан Бутан Пентан Всего (кмоль/час) Менее 0,05. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ нейтрализации и дегидратации природного газа под давлением, содержащего углеводороды, по меньшей мере, одно из кислотных соединений в виде сероводорода и диоксида углерода,и воду, отличающийся тем, что а) природный газ охлаждают для получения жидкой фазы и газообразной фазы б) в дистилляционной колонне осуществляют взаимодействие полученной на этапе а) газообразной фазы с жидкой фазой, полученной на этапе б),для получения газообразной фазы и жидкой фазы 12834 в) полученную на этапе б) газообразную фазу охлаждают для получения жидкой фазы и дегидратированного и нейтрализованного газа. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе в) охлаждают газообразную фазу, полученную на этапе б) при помощи теплообменника. 3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что на этапе в) охлаждают газообразную фазу, полученную на этапе б) при помощи турбины с расширением. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что г) полученную на этапе в) газообразную фазу при помощи турбины с расширением охлаждают для получения газообразной фазы и жидкой фазы,которую повторно используют на этапе б). 5. Способ по одному из пп. 3 или 4, отличающийся тем, что д) по меньшей мере одну из полученных на этапе в) и на этапе г) газообразных фаз сжимают с использованием энергии, рекуперированной на турбине расширения. 6. Способ по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что на этапе в) газообразную фазу, полученную на этапе б), охлаждают при помощи трубы Вентури, при этом указанную жидкую фазу извлекают на уровне трубы Вентури, а указанную газообразную фазу рекуперируют на выходе из расходящейся трубки трубы Вентури. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что на этапе в) указанную жидкую фазу, извлеченную на уровне трубы Вентури, охлаждают для получения жидкости, повторно используемой на этапе б), и газообразной фазы. 8. Способ по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что используют, по меньшей мере, одну из газообразных фаз, полученных на этапе в) и на этапе г),для охлаждения, по меньшей мере, одной из газообразных фаз. полученных на этапе а) и на этапе б). 9. Способ по одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что е) выпаривают, по меньшей мере, одну часть жидкой фазы, полученной на этапе б), и, по меньшей мере, часть жидкой фазы в виде пара подают в дистилляционную колонну для создания внутри указанной колонны восходящего потока пара. 10. Способ по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что часть тепла жидкой фазы, полученной на этапе б) используют для нагревания газообразной фазы, полученной на этапе а). 11. Способ по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что на этапе а) жидкую фазу отделяют от газообразной фазы в колбе и в указанную колбу подают, по меньшей мере, часть жидкой фазы, полученной на этапе б). 12. Способ по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что соблюдаются следующие операционные условиядистилляционная колонна на этапе б) имеет температуру от -20 до 100 С, и давление Р 1 МПа по абсолютной величине, температура охлаждения и давление на этапе в) составляют от -100 С до 30 С, Р 1 МПа, температура охлаждения указанного природного газа на этапе а) составляет от 0 до 50 С. 13. Способ по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что парциальное давление сероводорода в природном газе составляет, по меньшей мере, 0,5 МПа. 14.Способ по одному из пп. 1-13, отличающийся тем, что используют дистилляционную колонну,имеющую, по меньшей мере, три теоретические ступени. 15. Способ по одному из пп. 1-14, отличающийся тем, что на этапе а) природный газ находится под давлением от 6,5 МПа до 12 МПа и при температуре, превышающей 15 С. 16. Способ по одному из пп. 1-15, отличающийся тем, что ж) в скважину подают жидкие фазы,полученные на этапах а) и б).
МПК / Метки
МПК: C10G 5/06, B01D 53/14, F25J 3/08
Метки: способ, содержащего, природного, газа, газы, дегидратации, нейтрализации, кислые
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/12-12834-sposob-nejjtralizacii-i-degidratacii-prirodnogo-gaza-soderzhashhego-kislye-gazy.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ нейтрализации и дегидратации природного газа, содержащего кислые газы</a>
Предыдущий патент: Состав электродного покрытия (варианты)
Следующий патент: Способ нейтрализации газа с промывкой углеводородов, десорбированных в процессе регенерации растворителя
Случайный патент: Способ разработки залежей полезных ископаемых