等压开路致冷NGL回收制造技术

本发明专利技术涉及用于从天然气供气流中回收天然气液体的改进工艺。该工艺以恒定的压力运行，中间没有压力降低。使用开路混合致冷剂提供工艺冷却并用于为用于回收该天然气液体的蒸馏塔提供回流。该工艺可以用于从天然气中回收C3+烃，或者用于从天然气中回收C2+烃。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年4月30日、专利技术名称为“等压开路致冷NGL回收”、申请号为200980117394.6的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于从包含烃的供气流中回收天然气液体的改进工艺，尤其涉及从供气流中回收丙烷和乙烷。
技术介绍
天然气包含各种烃，包括甲烷、乙烷和丙烷。天然气通常具有大量比例的甲烷和乙烷，即甲烷和乙烷通常总计占该气体的至少50摩尔％。该气体也包含相对较少量的更重的烃，例如丙烷、丁烷、戊烷等，以及氢气、氮气、二氧化碳和其他气体。除了天然气之外，其他包含烃的气流也可能包含更轻和更重烃的混合物。例如，在炼厂工艺中形成的气流能够包含待分离的烃的混合物。这些烃的分离和回收能够提供有用的产品，其能够直接使用或用作其他工艺的原料。这些烃通常作为天然气液体(NGL)(或称天然气凝析液)回收。本专利技术主要针对包含烃的气流中C3+组分的回收，尤其针对从这些气流中回收丙烷。典型的用于依照下述工艺处理的天然气原料约以摩尔％计可以包含：92.12％甲烷、3.96％乙烷和其他C2组分、1.05％丙烷和其他C3组分、0.15％异丁烷、0.21％正丁烷、0.11％戊烷或更重烃，其余主要由氮气和二氧化碳构成。炼厂气流可以包含较少的甲烷和较高含量的更重烃。已经使用各种工艺进行从供气流中回收天然气液体，例如气体的冷却和致冷、油吸收、致冷油吸收或通过使用多个蒸馏塔。新近以来，使用Joule-Thompson阀或透平膨胀机的低温膨胀工艺已经成为用于从天然气中回收NGL的优选工艺。在典型的低温膨胀回收工艺中，通过与该工艺的其他流和/或外部致冷源(例如丙烷压缩-致冷系统)进行热交换将加压的供气流冷却。随着该气体冷却，可以将液体冷凝和收集在一个或多个分离器中作为包含所需组分的高压液体。可以将该高压液体膨胀到较低的压力并分馏。在蒸馏塔中将包括液体和蒸气的混合物的该膨胀的流分馏。在该蒸馏塔中，挥发气体和较轻的烃作为塔顶蒸气除去，较重的烃组分在底部作为液态产物离开。典型地不将该供气完全冷凝，可以将从该部分冷凝中剩余的蒸气通过Joule-Thompson阀或透平膨胀机到较低的压力，在该较低压力作为对该流的进一步冷却的结果进一步冷凝液体。将该膨胀的流作为供气流进料到该蒸馏塔。向该蒸馏塔提供回流，典型地提供在冷却之后但在膨胀之前部分冷凝的供气的一部分。各种工艺使用其他回流来源，例如加压提供的残余气体的循环流。尽管已经尝试了上述一般低温工艺的各种改进，但这些改进仍继续使用透平膨胀机或Joule-Thompson阀以对该蒸馏塔的供气流进行膨胀。将会需要具有用于改进从天然气供气流中提高NGL的回收率的改进工艺。
技术实现思路
本专利技术涉及用于从供气流中回收NGL的改进工艺。该工艺使用开路混合致冷剂工艺以实现高NGL回收水平所需的低温。使用单一蒸馏塔以将较重的烃从较轻的组分(例如销售气)中分离出来。将来自该蒸馏塔的塔顶流冷却以部分液化该塔顶流。将该部分液化的塔顶流分离成包括较轻烃(例如销售气)的蒸气流和用作混合致冷剂的液体组分。该混合致冷剂提供工艺冷却，一部分该混合致冷剂用作回流以使该蒸馏塔富集关键组分。用该蒸馏塔中富集的气体，在较高的温度冷凝该蒸馏塔的塔顶流，该蒸馏塔在比通常为了NGL的高回收率所用的温度更高的温度运行。该工艺在不如Joule-Thompson阀或透平膨胀机基装置那样膨胀该气体而仅用单一的蒸馏塔的情况下实现了所需NGL组分的高回收率。在本专利技术的工艺的一种实施方案中，回收C3+烃，尤其是丙烷。根据需要保持温度和压力以实现基于进入的供气流的组成实现所需的C3+烃的回收率。在该工艺的该实施方案中，将供气进入主热交换器并冷却。将该冷却的供气进料到蒸馏塔，在该实施方案中气用作脱乙烷塔。对该供气流的冷却可以主要由较热的致冷剂(例如丙烷)提供。该蒸馏塔的塔顶流进入该主热交换器，并被冷却到用于制备该混合致冷剂且用于从该系统中提供所需的NGL回收率所需的温度。将该蒸馏塔的冷却的塔顶流与回流储液器的塔顶流向结合并在蒸馏塔塔顶储液器中分离。该蒸馏塔塔顶储液器的塔顶蒸气是销售气(即甲烷、乙烷和惰性气体)，底部的液体是混合致冷剂。该混合致冷剂与供气相比富集C2和更轻的组分。将该销售气供给通过该主热交换器，在其中将其加温。该混合致冷剂的温度降低到足够冷以有利于在该主热交换器中所需的热交换的温度。通过降低控制阀两侧的致冷剂压力而降低该致冷剂的温度。将该混合致冷剂进料到该主热交换器，在其中随着气通过该主热交换器，将其蒸发并过加热。在通过该主热交换器之后，将该混合致冷剂压缩。优选地，该压缩机出口压力大于该蒸馏塔压力，因此不需要回流泵。该压缩的气体通过该主热交换器，在其中将其部分冷凝。该部分冷凝的混合致冷剂通向回流储液器。该回流储液器的塔底液体用作该蒸馏塔的回流。该回流储液器的蒸气与离开该主热交换器的蒸馏塔塔顶流结合，将该结合流通向蒸馏塔塔顶储液器。在该实施方案中，本专利技术的工艺能够达到超过99％的从供气中的甲烷回收率。在该工艺的另一实施方案中，如上处理供气，并从该装置中除去混合致冷剂的一部分然后压缩并冷却。将从该装置中除去的该部分混合致冷剂进料到C2回收装置以回收该混合致冷剂中的乙烷。只要在该系统中剩余足够的C2组分以提供所需的致冷，在其通过该主热交换器并经过压缩和冷却之后除去该混合致冷剂流的一部分对该工艺具有最小的影响。在一些实施方案中，能够除去高达95％的该混合致冷剂流用于C2回收。该除去的流可以用作乙烯裂化装置中的供气流。在该工艺的另一实施方案中，使用吸收剂塔来分离该蒸馏塔塔顶流。该吸收器的塔顶流是销售气，底部是混合致冷剂。在本专利技术的另一实施方案中，仅使用一个分离器储液器。在本发明的该实施方案中，将该经压缩和冷却的混合致冷剂作为回流返回该蒸馏塔。上述工艺可以以任意所需的方式改进以实现烃的分离。例如，该装置可以操作使得该蒸馏塔从C3和更轻的烃中分离出C4+烃(主要是丁烷)。在本专利技术的另一实施方案中，该装置可以操作以回收乙烷和丙烷。在本专利技术的该实施方案中，该蒸馏塔用作脱甲烷塔，并由此调节该装置的压力和温度。在该实施方案中，该蒸馏塔塔底主要包含C2+组分，而该塔顶流主要包含甲烷和惰性气体。在该实施方案中，能够得到供气中的高达55％的C2+组分的回收。在该工艺的优点中是该蒸馏塔的回本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从供气流中分离天然气液体的设备，所述设备包括：（a）热交换器，可操作以通过在供气流和一种或多种工艺流之间的热交换接触提供从供气流中分离天然气液体所需的加热和冷却；（b）蒸馏塔，用于接收所述供气流并将所述供气流分离成包括显著量的供气流的较轻烃组分的塔顶流和包括显著量的较重烃组分的塔底流；（c）第一分离器，用于接收所述蒸馏塔塔顶流并将所述塔顶流分离成塔顶销售气流和包括用于在所述热交换器中提供工艺冷却的混合致冷剂的塔底流；（d）压缩机，用于在所述混合致冷剂流已经在所述热交换器中提供了工艺冷却之后压缩所述混合致冷剂流；和（e）用于将经压缩的混合致冷剂流作为回流输送到所述蒸馏塔的管线。

【技术特征摘要】
2008.05.16 US 12/1218801.用于从供气流中分离天然气液体的设备，所述设备包括：
（a）热交换器，可操作以通过在供气流和一种或多种工艺流之间的热交换接触提供从供气流中分离天然气液体所需的加热和冷却；
（b）蒸馏塔，用于接收所述供气流并将所述供气流分离成包括显著量的供气流的较轻烃组分的塔顶流和包括显著量的较重烃组分的塔底流；
（c）第一分离器，用于接收所述蒸馏塔塔顶流并将所述塔顶流分离成塔顶销售气流和包括用于在所述热交换器中提供工艺冷却的混合致冷剂的塔底流；
（d）压缩机，用于在所述混合致冷剂流已经在所述热交换器中提供了工艺冷却之后压缩所述混合致冷剂流；和
（e）用于将经压缩的混合致冷剂流作为回流输送到所述蒸馏塔的管线。
2.权利要求1的设备，其中用于将经压缩的混合致冷剂流作为回流输送到该蒸馏塔的管线在到达该蒸馏塔之前到达该热交换器以冷却经压缩的混合致冷剂流。
3.权利要求1的设备，其中所述第一分离器是分离器储液器。
4.用于从供气流中分离天然气液体的设备，所述设备包括：
（a）热交换器，可操作以通过在供气流和一种或多种工艺流之间的热交换接触提供从供气流中分离天然气液体所需的加热和冷却；
（b）蒸馏塔，用于接收所述供气流并将所述供气流分离成包括显著量的供气流的较轻烃组分的塔顶流...

【专利技术属性】
技术研发人员：M马尔萨姆，
申请(专利权)人：鲁姆斯科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US