05.07.2018
218.016.6bf5

Способ производства сжиженного природного газа

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002659870
Дата охранного документа
04.07.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к газоперерабатывающей отрасли промышленности. Посредством фильтра проводят очистку природного газа от механических примесей и капельной жидкости. Затем в мембранном блоке проводят предварительную осушку газа. Пермеат направляют в трубопровод низкого давления. Газ после мембранного блока подвергают адсорбционной очистке и осушке с использованием трех адсорберов, каждый из которых заполнен по ходу потока сырья адсорбентом для осушки и очистки от углекислого газа и затем адсорбентом для очистки от углеводородов С и выше и от азота. В первом адсорбере осуществляют частичную осушку и очистку газа, во втором адсорбере проводят осушку и очистку газа до достижения нормативных показателей, а третий адсорбер находится в режиме регенерации. При превышении в газе после второго адсорбера нормативных показателей первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера, второй адсорбер - на режим первого адсорбера, а третий - на режим второго адсорбера. Сжижение газа производят по окончании процесса адсорбции. Поток неожиженного газа используют для регенерации адсорбентов и в качестве газа продувки мембран мембранного блока. Технический результат заключается в разделении теплового фронта адсорбции, в оптимизации подбора адсорбционных свойств используемых адсорбентов и последовательности их загрузки.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам производства сжиженного природного газа с высокой степенью очистки и может быть использовано в газоперерабатывающей отрасли промышленности.

Производство сжиженного природного газа (СПГ) является ключевым звеном в построении инфраструктуры производства, хранения, распределения и потребления сжиженного природного газа.

В настоящее время наиболее актуальным является малотоннажное производство СПГ. Последнее диктуется тем, что источниками газа для малотоннажного СПГ могут служить как традиционные магистральные и распределительные газопроводы, так и низконапорные месторождения природного газа. Специфика и особенности процессов малотоннажного производства СПГ обусловливают необходимость разработки новых технических решений, обеспечивающих гарантированные параметры качества продукции указанного производства.

К природному газу, направляемому на сжижение предъявляют достаточно жесткие требования по содержанию, в частности, углекислого газа, воды и других примесей. Как правило, необработанный природный газ перед сжижением очищают от воды и кислых газов. Полученный в результате поток природного газа затем подвергают этапу удаления от тяжелых углеводородов. Последние должны быть удалены из природного газа, поскольку, в противном случае, они становятся твердыми при температурах ожижения. Затем газ подают на ожижение. Для проведения указанных процессов используют множество физических и/или химических способов (RU 2212598, 2003, RU 2402592, 2010, RU 2541360, 2015, RU 2596764, 2016).

Недостатки указанных способов заключаются в наличии сложных технологических схем.

Более близким к изобретению является способ производства сжиженного природного газа, который включает предварительное охлаждение и осушку прямого потока газа высокого давления, охлаждение и дросселирование прямого потока, разделение парожидкостной смеси на паровую и жидкостную фазы и направление паровой фазы в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока. Прямой поток после предварительного теплообменника очищают адсорбированием, охлаждают до процесса конденсации, фильтруют от твердых примесей, дросселируют, переохлаждают. Сконденсированный поток разделяют на два потока, один поток направляют в качестве обратного потока для охлаждения прямого потока, а второй поток дросселируют и разделяют на паровую (отбросной поток) и жидкую фазы. Жидкую фазу отводят в качестве продукта. Отбросной поток после нагрева используют в качестве регенерирующего потока при десорбции (RU 2280826, 2006).

Недостатки способа заключаются в недостаточно высоком качестве получаемого сжиженного природного газа вследствие наличия адсорбционного блока, в котором проводят осушку сырья и очистку от диоксида углерода, не затрагивая при этом других примесей, в частности азота, и углеводородов выше этана. Последнее приводит как к неполной очистке исходного газа, так и необходимости использования в дальнейшем фильтра-сепаратора для очистки от образовавшихся в жидкости твердых примесей. Кроме того, способу свойственно неполное использование емкости задействованных адсорбентов, что приводит к повышенным энергозатратам на процесс в целом. Таким образом, известный способ недостаточно эффективен.

Технической проблемой является повышение эффективности способа производства сжиженного природного газа.

Поставленная техническая проблема решается описываемым способом производства сжиженного природного газа, включающим адсорбционную очистку и осушку, очистку посредством фильтра и сжижение газа с образованием сжиженного и неожиженного потоков природного газа с подачей последнего на регенерацию адсорбентов, в котором согласно изобретению первоначально посредством фильтра проводят очистку исходного природного газа от механических примесей и капельной жидкости, затем с использованием мембранного блока осуществляют осушку полученного газа до точки росы не более 0°C в летнее время и не более минус 10°C в зимнее время с одновременной его частичной очисткой от углекислого газа до остаточного содержания углекислого газа не более 1 об.% с получением пермеата, направляемого в трубопровод низкого давления, и газа, подвергаемого адсорбционной очистке и осушке, причем адсорбционную очистку и осушку проводят с использованием установленных последовательно трех адсорберов, каждый из которых заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для осушки и очистки от углекислого газа и затем адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, причем в первом адсорбере осуществляют режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С3 и выше и очистки от азота, во втором адсорбере проводят режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, а третий адсорбер находится в режиме регенерации, затем при превышении в газе после второго адсорбера вышеуказанных нормативных показателей первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера - режим регенерации, второй адсорбер переводят на режим первого адсорбера - режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С3 и выше и очистки от азота, а третий адсорбер переводят на режим второго адсорбера - режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, сжижение производят по окончании процесса адсорбции, при этом поток неожиженного газа после регенерации адсорбентов дополнительно используют в качестве газа продувки мембран мембранного блока.

Достигаемый технический результат заключается в разделении теплового фронта адсорбции, в оптимизации подбора адсорбционных свойств используемых адсорбентов и последовательности их загрузки, что приводит к повышению качества целевого СПГ, повышению использования объема используемых адсорбентов и, как следствие, к снижению энергозатрат на процесс в целом.

Описываемый способ проводят следующим образом.

Исходный природный газ с давлением 30-70 атм направляют на очистку от механических примесей и капельной жидкости в одном из параллельно установленных фильтров (параллельную установку применяют для возможности непрерывной работы при техническом обслуживании или ремонте одного из фильтров) для фильтрации от частиц диаметром более 5 мкм и капельной жидкости.

Фильтрацию проводят при вышеуказанном давлении, температуре 0-30°C.

После фильтрации газ подают в мембранный блок для частичной осушки и очистки от диоксида углерода. Мембранный блок состоит из одного или нескольких мембранных модулей.

Мембранный блок применяют для предварительной осушки природного газа до точки росы не более 0°C в летнее время и не более минус 10°C в зимнее время, а также очистки газа не менее чем от 50% углекислого газа, при этом остаточное содержание углекислого газа не должно превышать 1% об. В качестве мембран используют, в частности, мембраны с активным слоем из изоцианатного гидрофильного предполимера, являющегося продуктом взаимодействия полиэфира на основе окиси этилена, окиси пропилена и диизоцианата, пористый полимерный пленочный материал на основе фторопласта на подложке из нетканых материалов (полипропилен, лавсан) с тонким разделительным слоем на основе кремнийорганических полимеров.

Пермеат с мембранного блока направляют в качестве газа низкого давления в газопровод низкого давления.

После прохождения мембранного блока полученный газ (ретант) подвергают адсорбционной очистке и осушке в последовательно установленных первом, втором и третьем адсорберах (A1, А2, A3).

Каждый из адсорберов заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для глубокой осушки и очистки от углекислого газа, в качестве которого используют цеолит марки X, в частности, NaX без связующего, и адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, в качестве которого используют молекулярные сита, в частности, например, синтетические цеолиты RS-PSA1, MCM-65.

При этом в первом адсорбере (А1) осуществляют режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота, частичной очистки от углеводородов С3 и выше.

Во втором адсорбере проводят режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей осушки и очистки, а именно содержание CO2 в очищенном газе не более 0,005 мол.%; точка росы воды в очищенном газе не более минус 70°C; содержание метана и этана не менее 99,0%.

Давление на блоке адсорбционной очистки составляет на входе 30-70 атм, на выходе 1-10 атм, предпочтительно перепад давлений составляет не менее 30 атм, температура 0-30°C. Длительность адсорбции составляет от 1 до 10 минут.

Третий адсорбер находится в режиме регенерации (проводят регенерацию адсорбентов). Регенерацию проводят при температуре 10-40°C, давлении 1-10 атм.

При превышении в газе после второго адсорбера вышеуказанных нормативных показателей осушки и очистки (превышение концентрации примесей в газе выше нормативных требований) первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера - режим регенерации, второй адсорбер переводят на режим первого адсорбера - режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота и от углеводородов С3 и выше, а третий адсорбер переводят на режим второго адсорбера - режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей. Таким образом, первый адсорбер А1 выполняет функцию адсорбера A3, второй адсорбер А2 - адсорбера А1, а третий адсорбер A3 - адсорбера А2.

Направление движения очищаемого газа - снизу вверх, газа при регенерации адсорбентов - сверху вниз.

После проведения адсорбции подготовленный газ направляют на ожижение с образованием сжиженного газа и неожиженного газа. Газ, поступающий на ожижение, имеет точку росы не более минус 70°C, содержание двуокиси углерода не более 50 ppm, содержание метана и этана не менее 99,0%.

Неожиженный газ используют в качестве газа регенерации адсорбентов и после регенерации адсорбентов в качестве газа продувки мембран мембранного модуля.

В результате проведения описываемого способа получают СПГ высокого качества, который содержит метан и этан (суммарно) в количестве не менее 99 об.%, диоксид углерода в количестве не более 0,005 об%., содержание азота не более 1,0 об.%. Точка росы воды для данного газа составляет не более минус 70°C.

Изобретение иллюстрируют примером, не ограничивающим его использование.

Пример.

Исходный природный газ (Шатлыкское месторождение) имеет следующий состав, об.%: метан 95,58; этан - 1,99; пропан 0,35; бутан 0,10; выше пентана 0,05; азот 0,78; диоксид углерода 1,15, Точка росы воды для данного газа составляет 10°C.

Природный газ направляют на очистку от механических примесей и капельной жидкости в одном из параллельно установленных фильтров. При этом исходный газ очищают от частиц диаметром более 5 мкм.

Фильтрацию проводят при следующих условиях: давление 36 атм. температура 15°C.

Полученный природный газ направляют затем в мембранный блок, где проводят осушку до точки росы воды минус 15°C и очистку от диоксида углерода до 0,5 об.%. В мембранном модуле используют мембраны из пористого полимерного пленочного материала на основе фторопласта на подложке из нетканых материалов (полипропилен, лавсан) с тонким разделительным слоем на основе кремнийорганических полимеров (мембрана марки Изогель).

Пермеат с мембранного блока направляют в качестве газа низкого давления в газопровод низкого давления.

Полученный газ (ретант) направляют на блок адсорбции, содержащий 3 адсорбера (A1, А2, A3).

Каждый из адсорберов заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для глубокой осушки и очистки от углекислого газа - цеолитом NaX без связующего (ТУ 2163-004-21742510-2004) и адсорбентом для очистки от углеводородов С3 и выше и от азота, в качестве которого используют молекулярное сито RS-PSA1 (ТУ 2163-045-21742510-2004).

Адсорбцию проводят последовательно в первом (по ходу движения газа) и во втором (по ходу движения газа) адсорберах.

Очищаемый газ направляют в первый, по ходу движения газа, адсорбер (А1), где осуществляют режим частичной осушки, частичной очистки газа от углекислого газа, частичной очистки от азота, частичной очистки от углеводородов С3 и выше. Так, осушку проводят до точки росы воды минус 40°C и очистку от диоксида углерода до 0,1 об.%, содержание азота после предварительной очистки не превышает 0,4 об.%, углеводородов С3 и выше 0,3 об.%.

Полученный газ после первого адсорбера направляют во второй, по ходу движения газа, адсорбер, где проводят режим окончательной осушки, и очистки газа. Так, осушку проводят до точки росы воды минус 70°C, очистку от диоксида углерода до 0,005 об.%, содержание азота не превышает 0,1 об.%, углеводородов С3 и выше - 0,2 об.%.

При превышении в газе после второго адсорбера нормативных требований (при превышении концентрации примесей в газе выше нормативных требований) первый адсорбер переводят на режим регенерации, второй - на режим предварительной осушки и очистки газа, а третий переводят на режим окончательной осушки и очистки газа, таким образом, адсорбер А1 выполняет функцию адсорбера A3, адсорбер А2 - адсорбера А1, а адсорбер A3 - адсорбера А2.

Адсорбцию проводят при температуре 20°C, давлении 35 атм, в течение 8 минут.

Регенерацию проводят при температуре 20°C, давлении 6 атм.

Направление движения очищаемого газа - снизу вверх, газа при регенерации адсорбентов - сверху вниз.

После проведения адсорбции подготовленный газ направляют на ожижение с получением сжиженного газа и неожиженного газа.

Полученный СПГ содержит, об.%: метан и этан 99,7; пропан и выше 0,2; азот 0,1. Таким образом, полученный газ отвечает требованиям ГОСТ 56021-2014.

Неожиженный газ используют в качестве газа регенерации адсорбентов и затем после регенерации адсорбентов в качестве газа продувки мембран мембранного блока.

Таким образом, описываемый способ позволяет получить сжиженный природный газ высокой степени очистки, снизить расход используемых адсорбентов. Так, загрузка цеолита снижается на 60 отн.%, снижаются размеры используемых адсорберов и, как следствие, металлоемкость и энергозатраты на процесс в целом. Наиболее оптимально размещение блоков подготовки природного газа малотоннажных установок производства СПГ высокой степени очистки на газораспределительных станциях вследствие наличия на последних свободного перепада давления.

Способ производства сжиженного природного газа, включающий адсорбционную очистку и осушку, очистку посредством фильтра и сжижение газа с образованием сжиженного и неожиженного потоков природного газа с подачей последнего на регенерацию адсорбентов, отличающийся тем, что первоначально посредством фильтра проводят очистку исходного природного газа от механических примесей и капельной жидкости, затем с использованием мембранного блока осуществляют осушку полученного газа до точки росы не более 0°С в летнее время и не более минус 10°С в зимнее время с одновременной его частичной очисткой от углекислого газа до остаточного содержания углекислого газа не более 1 об.% с получением пермеата, направляемого в трубопровод низкого давления, и газа, подвергаемого адсорбционной очистке и осушке, причем адсорбционную очистку и осушку проводят с использованием установленных последовательно трех адсорберов, каждый из которых заполнен по ходу потока сырья последовательно адсорбентом для осушки и очистки от углекислого газа и затем адсорбентом для очистки от углеводородов С и выше и от азота, причем в первом адсорбере осуществляют режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С и выше и очистки от азота, во втором адсорбере проводят режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, а третий адсорбер находится в режиме регенерации, затем, при превышении в газе после второго адсорбера вышеуказанных нормативных показателей первый адсорбер переводят на режим третьего адсорбера - режим регенерации, второй адсорбер переводят на режим первого адсорбера - режим частичных осушки газа, очистки от углекислого газа, очистки от углеводородов С и выше и очистки от азота, а третий адсорбер переводят на режим второго адсорбера - режим окончательной осушки и очистки газа до достижения нормативных показателей, сжижение производят по окончании процесса адсорбции, при этом поток неожиженного газа после регенерации адсорбентов дополнительно используют в качестве газа продувки мембран мембранного блока.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 92.
10.09.2015
№216.013.7a34

Способ осушки полости трубопроводов

Изобретение относится к транспорту углеводородных продуктов по магистральным трубопроводам. В способе осушки магистрального газопровода в процессе продувки понижают содержание влаги в осушающем воздухе посредством осушителей воздуха, которые устанавливают на байпасных линиях линейных крановых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562873
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.10.2015
№216.013.806d

Способ сжигания предварительно подготовленной "бедной" топливовоздушной смеси в двухконтурной малоэмиссионной горелке с повышенной устойчивостью сжигания пилотного топлива

Способ сжигания предварительно подготовленной “бедной” топливовоздушной смеси в малоэмиссионной горелке заключается в регулировании относительного расхода пилотного топлива на всех возможных режимах работы малоэмиссионной горелки независимо от расхода основного топлива с учетом температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564474
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.817d

Способ сжигания предварительно подготовленной "бедной" топливовоздушной смеси в двухконтурной малоэмиссионной горелке с регулировкой расхода пилотного топлива

Способ сжигания предварительно подготовленной “бедной” топливовоздушной смеси в двухконтурной малоэмиссионной горелке с регулировкой расхода пилотного топлива заключается в регулировании расхода пилотного топлива независимо от расхода основного топлива из условия получения минимальной эмиссии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564746
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.12.2015
№216.013.98cc

Способ переработки природного или попутного нефтяного газа

Изобретение относится к производству этановой фракции, сжиженных углеводородных газов и к подготовке природного и попутного нефтяного газа для производства сжиженного природного газа и может быть реализовано на объектах нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. Способ заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570736
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.01.2016
№216.013.9f32

Установка для исследования процесса получения синтетических жидких углеводородов

Изобретение относится к установке для исследования процесса получения синтетических жидких углеводородов, включающей в себя линию подачи газообразных потоков, нагреватель, каталитический реактор, накопительные емкости, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572391
Дата охранного документа: 10.01.2016
10.06.2016
№216.015.2b07

Установка для исследования процесса получения синтетической нефти

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586320
Дата охранного документа: 10.06.2016
27.08.2016
№216.015.503a

Мембранный газоразделительный модуль

Изобретение относится к устройствам для разделения газовых смесей с помощью половолоконных мембран. Мембранный газоразделительный модуль содержит горизонтально расположенный корпус с торцовыми крышками и мембранными картриджами, выполненными из пучка полых волокон и расположенными зеркально...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595699
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.5072

Способ определения условного эксплуатационного ресурса смазочного масла

Изобретение относится к области исследования смазочных масел. Способ включает в себя непрерывное пропускание воздуха через испытуемое смазочное масло при температуре, на 20°С превышающей максимальную рабочую температуру испытуемого смазочного масла, отбор через равные промежутки времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595874
Дата охранного документа: 27.08.2016
12.01.2017
№217.015.629e

Установка для исследования процесса получения синтетических нефтяных фракций

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для исследования закономерностей протекания химического процесса получения синтетических нефтяных фракций. Установка для исследования процесса получения синтетических нефтяных фракций имеет регистрирующие индикаторные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588635
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.634a

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Изобретение относится к области физической химии, а именно исследованию термоокислительной деструкции смазочных масел и образованию высокотемпературных отложений на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей. Для этого используют метод гравиметрического определения массы отдельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589284
Дата охранного документа: 10.07.2016
Показаны записи 1-5 из 5.
10.01.2013
№216.012.19cf

Керамический бронеэлемент и способ его изготовления

Изобретения относятся к керамическому бронеэлементу и способу изготовления керамического бронеэлемента. Керамический бронеэлемент содержит плоскую или изогнутую керамическую пластину. В структуре пластины выполнены ослабленные зоны в виде щелей. Ослабленные зоны могут быть выполнены как на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472099
Дата охранного документа: 10.01.2013
13.01.2017
№217.015.85e4

Катализатор процесса окислительной ароматизации низших алканов

Изобретение относится к катализаторам процесса получения ароматических углеводородов из углеводородного сырья. Катализатор окислительной ароматизации низших алканов содержит в мас.%: оксид цинка (в пересчете на металл) 3,00-7,00; оксид галлия (в пересчете на металл) 1,00-3,00; оксид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603775
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.86de

Катализатор процесса окислительной ароматизации низших алканов

Изобретение относится к катализаторам процесса получения ароматических углеводородов из углеводородного сырья. Катализатор окислительной ароматизации низших алканов содержит в мас.%: оксид цинка (в пересчете на металл) 3,00-7,00, оксид галлия (III) (в пересчете на металл) 0,5-3,00, оксид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603774
Дата охранного документа: 27.11.2016
29.03.2019
№219.016.f413

Регулятор оборотов ветроколеса ветродвигателя

Изобретение относится к ветроэнергетике, к устройствам регулирования частоты вращения ветроколеса посредством изменения угла поворота лопастей относительно их оси вращения. Регулятор оборотов ветроколеса содержит закрепленные на валу ветроколеса лопасти, соединенные с качалками, которые через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323369
Дата охранного документа: 27.04.2008
10.07.2019
№219.017.ae01

Ветроколесо (варианты)

Изобретение относится к ветроэнергетике, к устройствам аэродинамического типа регулирования частоты вращения и крутящего момента ветроколеса. По первому варианту в устройстве, влияющем на поворот лопасти, состоящем из направляющей, установленного на ней блока пружин, состоящего как минимум из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002335657
Дата охранного документа: 10.10.2008

Похожие РИД в системе