способ получения одоранта для природного газа

Формула изобретения

Способ получения одоранта, включающий экстракцию меркаптанов из углеводородного сырья водным раствором щелочи, десорбцию меркаптанов кипячением полученного меркаптидного щелочного раствора, конденсацию парогазовой смеси с получением смеси природных меркаптанов, отличающийся тем, что полученную смесь природных меркаптанов подвергают фракционированию в две стадии с получением паровой и жидкой фаз, при этом образующуюся на первой стадии, осуществляемой при давлении 0,19÷0,23 МПа и температуре 80÷105°С, сконденсированную паровую фазу далее фракционируют при давлении 0,15÷0,17 МПа и температуре 65÷85°С, причем отбираемые жидкие фазы с каждой стадии фракционирования используют в качестве одоранта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к процессам получения одорантов для природного газа из меркаптансодержащих углеводородов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения одоранта, включающий экстракцию меркаптанов из углеводородного сырья водным раствором щелочи, десорбцию меркаптанов кипячением полученного меркаптидного щелочного раствора, конденсацию парогазовой смеси с получением смеси природных меркаптанов, которую затем обрабатывают для получения одоранта (см. патент РФ № 2105597, кл. B01D 53/26, 1998).

Недостатком данного способа является низкое качество получаемого одоранта природного газа из-за его низкой стабильности при хранении и эксплуатации.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение одоранта природного газа высокого качества за счет повышения его стабильности при хранении и эксплуатации.

Данный технический результат достигается за счет того, что в способе получения одоранта, включающем экстракцию меркаптанов из углеводородного сырья водным раствором щелочи, десорбцию меркаптанов кипячением полученного меркаптидного щелочного раствора, конденсацию парогазовой смеси с получением смеси природных меркаптанов, полученную смесь природных меркаптанов подвергают фракционированию в две стадии с получением паровой и жидкой фаз, при этом образующуюся на первой стадии, осуществляемой при давлении 0,19÷0,23 МПа и температуре 80÷105°С, сконденсированную паровую фазу далее фракционируют при давлении 0,15÷0,17 МПа и температуре 65÷85°С, причем отбираемые жидкие фазы с каждой стадии фракционирования используют в качестве одоранта.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где показана принципиальная схема получения одоранта для природного газа. При этом на чертеже показаны: экстракционная колонна 1, первый рекуперативный теплообменник 2, отпарная колонна 3, первый холодильник 4, отстойник-коагулятор 5, второй рекуперативный теплообменник 6, первая ректификационная колонна 7, второй холодильник 8, третий рекуперативный теплообменник 9, вторая ректификационная колонна 10 и третий холодильник 11. Здесь также приняты следующие обозначения: СПБМ - смесь пропил- и бутилмеркаптанов, СПМ - смесь природных меркаптанов, фр. ЭМ - фракция этилмеркаптана, RSH - меркаптаны.

Данное изобретение также иллюстрируется таблицами 1, 2 и 3, причем в таблице 1 показан материальный баланс при реализации первой стадии фракционирования смеси природных меркаптанов, в таблице 2 - материальный баланс при реализации второй стадии фракционирования. В таблице 3 приведены данные о материальном балансе процесса получения одоранта в целом при фракционировании смеси природных меркаптанов с производительностью 100 кг/час.

Способ реализуется следующим образом.

Сырье - стабильный конденсат, содержащий меркаптаны, подают в нижнюю часть экстракционной колонны 1, а водный раствор щелочи (10% NaOH) - на ее верх. При контакте щелочи и конденсата происходит экстракция меркаптанов щелочью. Очищенный конденсат выходит с верхней части экстракционной колонны 1, а щелочь - с нижней ее части. Насыщенная меркаптанами щелочь нагревается в первом рекуперативном теплообменнике 2 и подается на верх отпарной колонны 3, в кубовую часть которой подводится тепло. С нижней части отпарной колонны 3 выводят регенерированный раствор щелочи, а с ее верхней части выводят парогазовую смесь, которая сначала поступает в первый холодильник 4, где полностью конденсируется, а затем направляется в отстойник-коагулятор 5. В нем сконденсированная вода и смесь природных меркаптанов за счет разных значений их плотностей расслаиваются. Вода из отстойника-коагулятора 5 подается насосами на орошение отпарной колонны 3 и на смешение с раствором щелочи с целью его разбавления перед вводом в первый рекуперативный теплообменник 2.

Поступающую из отстойника-коагулятора 5 смесь природных меркаптанов нагревают во втором рекуперативном теплообменнике 6 и подают на первую стадию фракционирования, где происходит ректификация в первой ректификационной колонне 7, которая осуществляется при давлении 0,19÷0,23 МПа. При этом паровую фазу с верха первой ректификационной колонны 7, содержащую основное количество этилмеркаптана и, частично, более тяжелые меркаптаны (в основном - пропилмеркаптаны), направляют во второй холодильник 8, где их охлаждают и конденсируют. После этого данную паровую фазу подают на вторую стадию процесса для дополнительного фракционирования во второй ректификационной колонне 10, при этом паровую фазу предварительно нагревают в третьем рекуперативном теплообменнике 9. Частично сконденсированную паровую фазу во втором холодильнике 8 используют в виде рефлюксного орошения первой ректификационной колонны 7, применяемой на первой стадии фракционирования. Флегмовое число на первой стадии фракционирования поддерживается равным двум, при этом обеспечивается температура процесса в интервале значений от 80°С до 105°С. Материальный баланс первой стадии фракционирования смеси природных меркаптанов приведен в Таблице 1. Давление на второй стадии фракционирования поддерживается равным 0,15÷0,17 МПа при температуре процесса, находящейся в интервале значений 65÷85°С. Паровую смесь второй стадии фракционирования охлаждают, конденсируют в третьем холодильнике 11 и затем частично используют в виде флегмы орошения во второй ректификационной колонне 10. Остальное количество получаемой жидкости (фр. ЭМ) сбрасывается в сборник стабильного конденсата (не показан) в качестве побочного продукта. Температурный режим всего процесса фракционирования поддерживается при помощи рекуперации тепла нижних продуктов, получаемых на первой и второй стадиях фракционирования, а также подводом тепла в кубовую часть ректификационных колонн 7 и 10. Материальный баланс второй стадии фракционирования смеси природных меркаптанов приведен в Таблице 2.

Жидкие (кубовые) продукты первой и второй стадии фракционирования используют в качестве одоранта природного газа.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого способа.

Сырье - стабильный конденсат, содержащий меркаптаны в количестве 10 т с температурой 40°С и давлением 0,3 МПа, подают в нижнюю часть экстракционной колонны 1, а водный раствор щелочи в количестве 2,7 т (10% NaOH) - на верх экстракционной колонны 1. При контакте щелочи и конденсата происходит экстракция меркаптанов щелочью. Очищенный конденсат выходит с верхней части экстракционной колонны 1, а щелочь - из ее нижней части. Насыщенная щелочь нагревается в первом рекуперативном теплообменнике 2 и подается на верх отпарной колонны 3, в кубовую часть которой подводится тепло. С нижней части отпарной колонны 3 выводят регенерированный раствор щелочи, а с ее верхней части выводят парогазовую смесь с температурой 110°С и давлением 0,12 МПа, которую направляют в первый холодильник 4, где она полностью конденсируется. Затем парогазовая смесь поступает в отстойник-коагулятор 5, в котором сконденсированная вода и смесь природных меркаптанов за счет разных значений их плотностей расслаиваются. Вода из отстойника-коагулятора 5 подается насосами на орошение отпарной колонны 3 и на смешение с насыщенным раствором щелочи с целью его разбавления перед вводом в первый рекуперативный теплообменник 2.

Смесь природных меркаптанов, содержащую (мас.%): этилмеркаптан (ЭМ) - 35; вторичный и нормальный пропилмеркаптаны (ПМ) - 48; нормальный и третичный бутилмеркаптаны (БМ) - 15; углеводороды С_5+высш - остальное, в количестве 100 кг/час нагревают во втором рекуперативном теплообменнике 6 до 55°С и подают на первую стадию фракционирования, осуществляемую в первой ректификационной колонне 7 при давлении 0,21 МПа. Паровую фазу с верха первой ректификационной колонны 7 в количестве 207,0 кг/час, содержащую основное количество этилмеркаптана и, частично, более тяжелые меркаптаны с температурой 76°С, охлаждают во втором холодильнике 8 до 35°С и конденсируют. Сконденсированную фазу подают в качестве орошения на верх первой ректификационной колонны 7 в количестве 155 кг/час. Другую часть сконденсированной фазы в количестве 52 кг/час подают на вторую стадию процесса фракционирования. Из кубовой части первой ректификационной колонны 7 при температуре 102°С выводят жидкий продукт, содержащий смесь бутилмеркаптанов и пропилмеркаптанов (более 90 мас.%), в количестве 48 кг/час. Этот жидкий продукт поступает на охлаждение во второй рекуперативный теплообменник 6.

Сконденсированная паровая фаза с первой стадии процесса фракционирования в количестве 52 кг/час поступает в третий рекуперативный теплообменник 9, нагреваясь до 45°С. После этого данная смесь попадает в середину второй ректификационной колонны 10. Давление на второй стадии фракционирования поддерживают равным 0,16 МПа. Паровая смесь с верха второй ректификационной колонны 10 в количестве 145 кг/час с температурой 64°С поступает в третий холодильник 11 и охлаждается до температуры 35°С. Одновременно здесь происходит конденсация данной паровой смеси. Далее прошедшая через третий холодильник 11 смесь используется в виде флегмы для орошения и подается на верх второй ректификационной колонны 10 в количестве 115 кг/час. Остальное количество смеси - 30 кг/час - отводят в сборник стабильного конденсата (не показан) в качестве побочного продукта. С куба второй ректификационной колонны 10 при температуре 77°С отбирают жидкую фазу, содержащую около 90 мас.% пропилмеркаптанов, в количестве 22 кг/час. Температурный режим процесса фракционирования поддерживают при помощи рекуперации тепла нижних продуктов, получаемых на первой и второй стадиях фракционирования, а также подводом тепла в кубовые части ректификационных колонн 7 и 10 при помощи водяного пара низкого давления (150°С), подаваемого в выносные нагреватели (не показаны). Жидкие продукты, выводимые с низа первой 7 и второй 10 ректификационных колонн, используют в качестве одоранта природного газа.

Использование данного изобретения позволяет получать одорант природного газа высокого качества за счет повышения его стабильности при хранении и эксплуатации.

Таблица 1 Материальный баланс первой стадии фракционирования смеси природных меркаптанов
Наименование	Кол-во, кг/час
Приход	100
1. Сырье - СПМ
ИТОГО	100
Расход
1. Сконденсированная паровая фаза	52
2. Фракция СПБМ (жидкий продукт)	48
ИТОГО	100

Таблица 2 Материальный баланс второй стадии фракционирования смеси природных меркаптанов
Наименование	Кол-во, кг/час
Приход	52
1 Фракция ЭМ (сконденсированный продукт первой стадии фракционирования)
ИТОГО	52
Расход
1 Фракция ЭМ (сконденсированная паровая фаза)	30
2 Фракция СПБМ (жидкий продукт)	22
ИТОГО	52
Принятые обозначения:
СПМ - смесь природных меркаптанов
ЭМ - этилмеркаптан
СПБМ - смесь пропил- и бутилмеркаптанов

Таблица 3 Материальный баланс процесса фракционирования смеси природных меркаптанов
Наименование	Кол-во, кг/час
Приход	100
1СПМ
ИТОГО	100
Расход
1 Фракция ЭМ (сконденсированный паровой продукт)	30
2 Фракция СПБМ (жидкие продукты фракционирования)	70
ИТОГО	100
Принятые обозначения:
СПМ - смесь природных меркаптанов
ЭМ - этилмеркаптан
СПБМ - смесь пропил- и бутилмеркаптанов