186450. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogenkomponensek leválasztására a hűtőkör termodinamikai hatásfokának javításával
1 fie 1 nn A találmány tárgya eljárás szénhidrogén komponensek szétválasztására a hűtőkör termodinamikai hatásfokának javításával a szénhidrogénelegy nek hőcserélőben cseppfolyós hűtőközeggel történő lehűtése és a kapott, részlegesen vagy teljesen kondenzált elegy illékony komponensének/komponenseinek kigázosítása, valamint a lehűlésnél elpárolgott hűtőközeg komprimálása, kondenzálása, további hűtése és a hőcserélőkbe történő vissza vezetést! útján. A találmány szerinti eljárás különösen földgáz feldolgozásánál alkalmazható előnyösen. A földgáz feldolgozása során általában úgy járnak el, hogy hűtéssel leválasztják a propánt, a Indán és pentán izomereket, valamint a stabil gazolint. A hűtés folyamán emellett alacsonyabb) forráspontú, űn. illékony komponensek (metán, et.án) is leválnak, amelyeket azután kigázosítással távolítanak el. A hűtésnél hűtőközegként tiszta propánt alkalmaznak, amellyel - alkalmas hűtőkör segítségével - (-40) és (+20) "0 közötti hűtési hőmérséklet érhető el (Dr. Szilas A. Pál: A földgáz termelése, előkészítése és szállítása, Bp., Műszaki könyvkiadó, 1987.) A hűtőközegként tiszta propánt tartalmazó ismeri hűtőkör kapcsolási vázlatát az 1. sz. ábrán mutatjuk be. A hűteni kívánt szénhidrogénelegyet az l/a, 1/b és 1/c hőcserélőben hűti le a cseppfolyós hűtőközeg, miközben ez utóbbi elpárolog. A hűtőközeg gőzei a 2 szívóoldaii szeparátoron keresztül a 3 kompresszor szivóoldalára kerülnek, ahol két - 3/a, és 3/b - fokozatban 1,7 Nbr szívóoldaii nyomásról 18 Nbr nyumóoldali nyomásra komprimálódnak. A komprimált hűtőközeg ezután a 4 kondenzátoron kondenzálódik, amely vízhűtéses vagy léghűtéses. A kondonzálódott hűtőközeg az 5 szabályozó szelepen át a 8 gyujtötartályba folyik, majd onnan a 8 nyomáscsökkentő szelepen keresztül ismét az l/a, l/b illetve I/o hőcserélőkbe jut, és így a hűtőkör záródik, Volumelrikus hatásfok javítás céljából a 6 gyűjlőtarlályhói távozó hütóközegárámol a 7 közbenső hűtőn előhütik. Hűtésre a 7 közbenső hűtőből kilépő hűtőközegáram egy részét használják fel. A hűtés Korán elpárolgott hűtőfolyadék gőzeit a 3 kompresszor 3/b közbenső fokozatára vezetik, a fő hűtőközeg árammal egyesítik és ismét 18 Nbr nyomásra komprimálják. A fonti ismert hűtőkör általában -23 °C- ra történő) hűtési, tesz lehetővé, miközben a fajlagos villamosenergia felhasználása, vagyis a hűtőkör termodinamikai hatásfoka 11 millió joule(kWő)) az egységnyi víllamosenergia felhasználásra jutó hű törtei josí Iménv ). Az ismert eljárásnak több jelentős hátránya vari: 1 1. Az l/a, l/b és I/c hőcserélőkben nem valósul meg termodinamikai szempontból egyensúlyi höcsere a lehűteni kívánt szénhidrogénclegy és a hűtőközeg között, mivel ez utóbbi hőmérséklete a hőcserélők teljes hosszában konstans érték. Ebben az esetben a te-modinuinikai hatásfok csökkenését az alábbi összefüggés szolgáltatja: Tj Ta ahol Ál, (joule) az energiaveszteség I, (joule) a hűtés külső energiaigénye Ti ("K) a hűlendő közeg belépési hősnői rsé kiele T2 ("K) a hűlendő közeg kilépési hőmérséklete Tk (°K) a környezeti hőmérséklet aT = T2 - To ahol a To a hűtőközeg el párolgási hőmérséklete Q ijciulu/ő) az elvonniuk) hőnnennyiség g a termodinamikai hatásfok csökkenése Az összefüggés alapján megállapítható, hog.v az egyes hőcserélőkben különböző) hc>inérsék letekről lörlériö) hűtés során a termőd inam i kai hatásfok csökkenése eltérő, és a legmagasabb belépési hőmérsékletű például 1/c hőcserélőnél a legnagyobb. 2. A gépi hűtőkör terhelését a szívóoldali nyomás fojtásának változtatásával szabályozzák. Ez termodinamikailag szintén hátrányos, mivel a komprimálási viszony növekedésével jár. 3. A 4 kondenzátor hűtőséhez felhasznált víz vagy ievcgóárain hőmiérscklete szezonálisan állandő), és az adott légköri viszonyok mellett biztosítja a tiszta propán cseppfolyósilását ő.'K részbeni visszahőitését 15- 25 ,JC-ig. A propán elpárologtatási hömtérsékletére (-30 ®C-ra) történő visszahütés azonban csak a propán hűtőközeg egy részének mintegy 20%-ármk - ún. „flesselésével” biztosítható, ami szintén csőikkenti a lermodinamikai hatásfokot. A találmány célja az ismert eljárással kapcsolatos fenti hátrányok kiküszöbölése, és a szétválasztás gazdaságosságának fokozása. Azt találtuk, hogy a l>ülö>kö>r tcrinodinainikai hatásfokát jeleritós mértékben nő>velhetjük u hő)cserélő)(k )be belöipöi széphidrogcnelegV eiőihüfésél és a kondenzált, Iiűtókő)zeg további hűtését, ha n kondenzált elegy illékony komponenseinek kigiízosiliísánál felszabadulő) hidegenergiával biztosítjuk, s hülőközegként különféle szénhidrogének keveréke, előnyösen elán, propán és izoláltan keveréke szolgál. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
