191073. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etán és propán kinyerésének fokozására, valamint etánban és propánban dúsított frakciók előállítására földgáz abszorpciós feldolgozásakor
1 191 073 2 A találmány tárgya eljárás szétválasztó oszlopok új kapcsolási elrendezésével földgáz abszorpciós feldolgozásakor, abból a célból, hogy az etán és a propán a gázból fokozott hatásossággal elkülöníthető és ugyanezen összetevőkre vonatkozóan különböző mértékig dúsított frakciókban gazdaságosan kinyerhető legyen. A szénhidrogéneken alapuló vegyipar nyersanyagkészletének csökkenése, kitermelési nehézségeinek fokozódása és ezek következményeként a nyersanyagárak világméretű növekedése miatt az eddig kőolajból származó vegyipari alapanyagoknak részleges vagy teljes helyettesítése fontos műszaki és gazdasági célkitűzéssé vált. Az alterriatív nyersanyagforrások között a legfontosabb a földgáz, amelyből vegyipari feldolgozásra alkalmas szénhidrogének, például etán, propán, butáitok és pentánok gyakorlatilag tetszőleges tisztaságú frakciókban kinyerhetők. Az etánnak és az etánban dúsított frakcióknak egy másik lehetséges alkalmazási területe a kőolaj harniadlagos kitermelése, ahol segédgázként lehet felhasználni. Mivel a földgáz a múltban főként energiahordozóként volt használatos, a feldolgozási technológiák a szállítás és az energetikai felhasználás előkészítésére, vagyis a kutakból kitermelt nyersgázból a könnyen cseppfolyósítható C3 és C4 komponensek valamint a gazolin melléktermékként való leválasztására és szétválasztására irányultak. Ezeket az összetevőket nagyrészt ugyancsak energiatermelésre használták. A földgáz szénhidrogén-komponenseinek, mint vegyipari alapanyagoknak a felértékelődése a feldolgozás szemléletében is mélyreható változást indított el. Fokozatosan főtermékké lépnek elő a komponensek az etántól a pentánig, és előtérbe kerülnek olyan új eljárások, vagy a hagyományos eljárások olyan új változatai, amelyekkel ezeknek a komponenseknek a" metántól való elkülönítése és dúsított frakciókban vagy tiszta állapotban való kinyerése nagyobb hatásfokkal végezhető. Az ismert földgázfeldolgozó eljárásokat alápelvük szerint két csoportra, kondenzációs (kriogén) és abszorpciós (mosóolajos) technológiákra lehet felosztani. A mosóolajos abszorpción alapuló eljárások hagyományos és ma is elterjedt megvalósítási formáiban az etán hozama mintegy 20—22%, elkülönítésére azonban nincs lehetőség, és a propánhozam is mérsékelt. [Petrol. Refin. 29, 4. 117—20 (1950); Hydrocarbon Process. 54, 4. 98 (1975); 59, 4. 138-40 (1980)]. Az abszorpciós technológia újabb, javított változataiban már gondot fordítanak az etán és a propán hozamának növelésére, illetve tiszta állapotban való előállítására is. Ismeretes, hogy ezt a feladatot az abszorber oldószerforgalmának növelésével, az abszorpciós hőmérséklet csökkentésével és további szétválasztó oszlopoknak a technológiai folyamatba való beillesztésével lehet megoldani [Oil Gas J. 61, 37. 90-2 (1963); 65, 14. 236-9 (1967); 68, 28 . 91-3 (1970)]. Mindez azonban megnövelt készülékméreteket és fokozott energiafelhasználást, vagyis nagyobb beruházási és műveleti költséget jelent. A Phillips Petroleum Company eljárása 2.849.371. sz. USA-beli leírás ugyancsak az abszorpciós technológia javított változatai közé tartozik. Tiszta etánt és propánt állít elő, az etán és a propán fokozott kinyerését azonban az abszorber oldószerforgalmának növelésével, a tiszta komponensek előállítását pedig a találmányunkban alkalmazottnál több szétválasztó oszlop felhasználásával éri el. Ennek megfelelően a találmányunkban leírtakhoz viszonyítva a készülékek kapcsolási elrendezése is különböző. Nem alkalmazza például propán- és butántartalmú, illetve etán tartalmú frakcióknak a nyersgázhoz való visszavezetését, amely a kinyerés hatásosságának javítását segíti elő. Találmányunk egyik alapja az a felismerés, hogy abszorpciós feldolgozáskor az etán és a propán kinyerésének hatásosságát a megfelelő folyadékfrakcióknak a technológiai folyamatból a nyersgázhoz való visszavezetésével, majd ismételt leválasztásával és az oldott komponenseknek a frakcióból való kihajtásával növelni lehet. Ennek a kapcsolási elrendezésnek legfőbb előnye, hogy a kinyerés hatásosságának növelését ilyen módon az abszorber mosóolaj-forgalmának és az abszorber méretének a növelése nélkül érjük el. A kapcsolás másik előnye, hogy a fenti többlethatást az abszorpciós földgázfeldolgozáshoz egyébként is használatos készülékekkel, számottevő beruházási költség nélkül lehet elérni, ezért működő üzemek korszerűsítésére különösen alkalmas. A visszavezetéshez kézenfekvő lenne az abszorberben egyébként is használt mosóolajat alkalmazni. Ehhez kapcsolódik azonban az a további felismerés, hogy a visszavezetéssel elért dúsító hatást a felhasznált frakció forráspontjának csökkentésével is növelni lehet. Ezért a nyersgázból hűtéssel és szeparálással leválasztott frakcióbő' a visszavezetés előtt célszerűen csak a legkönnyebb komponenseket távolítjuk el, illetve ezekben szegényítjük. Kiforraló oszlopok alkalmazásakor szokásos, hogy a kezelendő elegyet a legfelső tányérok egyikére táplálják be, rendszerint folyadékfázisban. Harmadik felismerésünk arra vonatkozik, hogy az abszorpciós oszlop fenéktermékének metánmentesítésekor az etánveszteség szempontjából előnyösebb, ha a kezelendő elegyet előbb két fázisra választjuk szét, és a gőzfázist az oszlop alsó részébe, a folyadékfázist pedig valamelyik felső tányérra adjuk. A találmányunkban felhasznált negyedik felismerés a szétválasztó oszlopok olyan kapcsolási elrendezése, amelyben részlegesen vagy teljesen metánmentes etánfrakdókat lehet előállítani. Az eddig ismert kapcsolási elrendezések szerint az abszorber fenékterméke, a dús mosóolaj, először mctánmcntcsítőbe, majd mosóolajat leválasztó oszlopba kerül, az etánt és a nehezebb komponenseket pedig ennek fejtermékéből, sorbakapcsolt oszlopokban, a komponensek forráspontjának növekvő sorrendjében állítják elő. Felismertük, hogy a nyomási energia kihasználása szempontjából előnyösebb, ha ezen kapcsolási elrendezéssel szemben az etán vagy az elán/propán frakció kinyerése megelőzi a mosóolaj leválasztását. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyfajta kivitelezési módját az 1. ábrán mutatjuk be. Az 1 csővezetéken belépő, 5,5—6,5 MPa nyomású, 4-6 tf.% etán- és 1-3 tf.% propántartalmú nyers földgázt egyesítettük a 2 kiforraló oszlopból a 3 szivattyúval a 4 hőcserélőn keresztül visszavezetett i'olyadékfrakcióval. Az elegy áthaladt az 5 hőcserélőn, és 250-260 K hőmérsékleten a 6 szeparátorba került. Az elkülönülő folyadék nyomását a 7 szelepen 2,0—2,5 MPa-ra csök-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
