使用成束的紧凑并流接触系统的分馏系统技术方案

一种用于除去气体料流中的重质烃的分馏系统。汽提段接收了供料气体料流的大部分液相。并流接触系统接收了供料气体料流的大部分气相。该并流接触系统包括紧凑接触束，其位于容器内，并且包括多个基本上平行的接触单元，该多个接触单元的每个具有液滴发生器，质量传递段，和分离系统。每个液滴发生器由液体产生了液滴，将该液滴分散在气体料流中。每个质量传递段提供了具有气相和液相的混合的两相流。每个分离系统将气相与液相分离，以使得重质烃在气相中的浓度低于在液相中。

Fractionation system using compact parallel flow contact system in bunches

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用成束的紧凑并流接触系统的分馏系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年6月15日提交的美国专利申请No.62/520274的优先权权益，其标题为FRACTIONATIONSYSTEMUSINGBUNDLEDCOMPACTCO-CURRENTCONTACTINGSYSTEMS，其整个内容通过引用并入本文。相关申请本申请与美国临时申请No.62/520213相关，其标题为FRACTIONATIONSYSTEMUSINGCOMPACTCO-CURRENTCONTACTINGSYSTEMS，其是与本申请同日提交的和具有共同的代理人，其公开内容通过引用以其全部并入本文。领域本专利技术提供了用于从气体料流中分馏一种或多种组分的方法和系统。更具体地，本专利技术提供了用于在液化方法过程中从天然气料流中除去重质烃的方法和系统。背景这节的目的是介绍本领域的各种方面，其可以与本专利技术的示例性实例相关联。该描述据信是帮助提供框架来促使更好地理解本专利技术的具体方面。因此，应当理解本节应当以此解读，并且无需现有技术的认可。在上游和下游油气工业中的众多应用使用了吸收和分馏塔来用于各种加工，包括例如脱水来从烃气体中除水，胺处理来从烃气体中除去酸性气体和分馏烃。在典型的LNG方法中烃分馏的一种应用是分馏塔，也称作洗涤塔。图1显示了一种已知的洗涤塔100，其可以用于这样的LNG方法。根据已知的LNG方法，供给到洗涤塔的气体首先预处理和冷却。该洗涤塔典型地在高压运行。洗涤塔的主要目标是从天然气料流中除去大部分的重质烃例如戊烷。传统的洗涤塔100包括底部段(也称作汽提段102)和顶部段(也称作精馏段104)。气体料流108在与汽提段102和精馏段104相邻的位置在高压进入洗涤塔100。气体料流中的蒸气和液体彼此分离，并且蒸气向上移动进入精馏段104，和液体向下移动进入汽提段102。汽提段102使用塔盘110来分离和引导液体向下。通常使用塔盘110代替填料，这归因于预期的高液体通量，其定义为单位面积的体积流量。液体料流112是在洗涤塔100的底部附近提取的，并且在再沸器114中再加热。该再加热的料流116返回汽提段102，在这里该再加热的料流中的蒸气可以上升穿过汽提段和进入精馏段104。该再加热的料流116中的液体与其他液体在洗涤塔100的底部合并。洗涤塔液体底部料流117可以取自洗涤塔的底部。来自于气体料流108的蒸气与从汽提段102上升的蒸气合并，并且送入精馏段104，在这里它们与沿塔下降的液体接触。在精馏段104中，通常使用填料118来代替塔盘，这归因于低的液体循环速率。精馏段104包括几个理论分离级(通常2-4个)，其中基于流到那个分离级的料流的组分的不同沸点，进行烃的分馏/分离。每个段中的填料促进了液体和蒸气之间的紧密接触和质量传递。蒸气料流122离开洗涤塔100的顶部，并且在回流冷却器系统124中冷却，其可以包括一个或多个热交换器或者其他冷却器。冷却的蒸气料流126送到回流罐128，在这里液体和蒸气彼此分离。回流液体料流130返回洗涤塔的顶部，而离开回流罐128的回流蒸气料流132送去进一步加工，其可以包括天然气液化方法的其余部分。在洗涤塔100中上升的蒸气变得更富含轻质烃组分，和沿塔下降的液体变得更富含重质烃组分。所以，洗涤塔液体底部料流117的重质烃组分的比例高于轻质烃组分，和回流蒸气料流132的轻质烃组分比例高于重质烃组分。典型地，洗涤塔100的精馏段104的直径远大于汽提段102的直径，这归因于穿过精馏段的高的气体流速。所以，归因于它的尺寸，压力和材料选择(归因于冷的温度)，精馏段决定了洗涤塔的成本和重量，其在一些应用中可以是主要的。分馏塔的尺寸和重量可以限制它在人口居住区域的应用，这里由于视觉污染的原因，高度必须最小化。另外，其中尺寸和重量是关键设计因素的应用例如离岸LNG加工的应用会受限于这样的大的分馏塔的尺寸和重量。所需要的是从天然气料流中除去重质烃的方法和设备，其消除了分馏塔的大的，重的和昂贵的精馏段。除了高度和重量考虑之外，通常的分馏塔的运行理论本身会是限制性设计因素。分馏方法需要一定量的液体来与进入的气体料流相互作用，并且在图1所示的方法中，这种液体设计为来自于分馏方法本身。当相对少量的重质烃存在于要液化的天然气料流中时，这会导致应用的难度增加。另外，为了消除瓶颈的目的，将另外的分馏塔安装在先有设施例如LNG设施中可能不是经济可行的。所需要的是这样的从天然气料流中除去重质烃的方法和设备，其可以用于具有低的液体循环速率的应用中。还需要的是这样的从天然气料流中除去重质烃的方法和设备，其可以经济地用于消除瓶颈应用。概述所公开的方面包括一种用于除去气体料流中的重质烃的分馏系统。该分馏系统包括供料气体入口，通过其引入供料气体料流。汽提段接收了供料气体料流的大部分液相。并流接触系统接收了供料气体料流的大部分气相。该并流接触系统包括位于容器中的紧凑接触束，其形成整体压力边界。该紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元。该多个接触单元每个包括液滴发生器和质量传递段。每个液滴发生器由液体产生液滴和将所述液滴分散到气体料流中。每个质量传递段提供了具有气相和液相的混合的两相流。分离系统将气相与液相分离。入口集管将液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器。多个接触单元的每个质量传递段所提供的气相中的重质烃的浓度低于多个接触单元的每个质量传递段所提供的液相中的重质烃的浓度。所公开的方面还包括一种除去气体料流中的重质烃的方法。供料气体料流引入供料气体入口中。供料气体料流的大部分液相接收到汽提段中。供料气体料流的大部分气相接收到并流接触系统中，其包括位于容器中的紧凑接触束，其形成整体压力边界。该紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，其每个具有液滴发生器和质量传递段，和共线排列在管中的分离系统。所述液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器。使用每个液滴发生器，由液体产生液滴，并且该液滴分散到气体料流中。在每个质量传递段中，提供了混合的两相流，其具有气相和液相。在每个分离系统中，气相与液相分离。多个接触单元的每个质量传递段所提供的气相中重质烃的浓度低于多个接触单元的每个质量传递段所提供的液相中重质烃的浓度。所公开的方面进一步包括用于除去气体料流中的重质烃的分馏系统。该分馏系统包括供料气体入口，通过其引入供料气体料流。该供料气体是天然气料流。汽提段接收了供料气体料流的大部分液相。多个并流接触系统是串联连接的，并且包括第一并流接触系统和另外的并流接触系统，该第一并流接触系统配置来接收供料气体料流的大部分气相，该多个并流接触系统每个包括位于容器中的紧凑接触束，其形成整体压力边界。每个紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，其每个具有液滴发生器和质量传递段。该液滴发生器由液体产生液滴和将液滴分散到气体料流中，和该质量传递段提供了具有气相和液相的混合的两相流。至少一个的液滴发生器包括环形支撑环，其将该液滴发生器共线固定在管内，从该环形支撑环延伸的多个轮辐，该环形支撑环具有多个液体通道，其配置来允许液体料流流过多个轮辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于除去气体料流中的重质烃的分馏系统，其包含：/n供料气体入口，通过其引入供料气体料流；/n汽提段，其配置来接收供料气体料流的大部分液相；和/n并流接触系统，其配置来接收供料气体料流的大部分气相，该并流接触系统包含：/n位于容器中的紧凑接触束，其形成了整体压力边界，该紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，该多个接触单元的每个具有/n液滴发生器和质量传递段，每个液滴发生器配置来由液体产生液滴和将该液滴分散在气体料流中，和每个质量传递段配置来提供具有气相和液相的混合的两相流，和/n分离系统，其配置来分离气相与液相；和/n入口集管，其配置来将液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器；/n其中多个接触单元的每个质量传递段所提供的气相中的重质烃的浓度低于多个接触单元的每个质量传递段所提供的液相中的重质烃的浓度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170615 US 62/520,2741.一种用于除去气体料流中的重质烃的分馏系统，其包含：
供料气体入口，通过其引入供料气体料流；
汽提段，其配置来接收供料气体料流的大部分液相；和
并流接触系统，其配置来接收供料气体料流的大部分气相，该并流接触系统包含：
位于容器中的紧凑接触束，其形成了整体压力边界，该紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，该多个接触单元的每个具有
液滴发生器和质量传递段，每个液滴发生器配置来由液体产生液滴和将该液滴分散在气体料流中，和每个质量传递段配置来提供具有气相和液相的混合的两相流，和
分离系统，其配置来分离气相与液相；和
入口集管，其配置来将液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器；
其中多个接触单元的每个质量传递段所提供的气相中的重质烃的浓度低于多个接触单元的每个质量传递段所提供的液相中的重质烃的浓度。


2.权利要求1的分馏系统，其中所述并流接触系统是多个并流接触系统中的第一并流接触系统，该多个并流接触系统包括与所述第一并流接触系统串联排列的另外的并流接触系统，该另外的并流接触系统的每个具有位于容器中的紧凑接触束，其形成整体压力边界，该另外的并流接触系统的每个的紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，其具有
液滴发生器和质量传递段，每个液滴发生器配置来由液体产生液滴和将该液滴分散在气体料流中，和每个质量传递段配置来提供具有气相和液相的混合的两相流，和
分离系统，其配置来分离气相与液相；和
入口集管，其配置来将液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器；
其中所述第一并流接触系统的气相包含用于所述另外的并流接触系统的第一系统的气体料流，和其中所述另外的并流接触系统的第二系统的液相包含这样的液体，由其在下面的系统之一中产生液滴：
第一并流接触系统，和
另外的并流接触系统的第一系统。


3.权利要求2的分馏系统，其中所述另外的并流接触系统包括最后的并流接触系统；和
回流罐，其配置来接收来自于最后的并流接触系统的气相和从所述气相中分离回流液体；
其中所述最后的并流接触系统包含
位于容器中的紧凑接触束，其形成整体压力边界，该最后的并流接触系统的紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，该多个接触单元的每个具有液滴发生器和质量传递段，该液滴发生器配置来由回流液体产生液滴和将该液滴分散到这样的气体料流中，其接收自在先与所述最后的并流接触系统串联排列的多个并流接触系统之一，并且该质量传递段配置来提供具有所述的气相和液相的混合的两相流；和
分离系统，其配置来将所述的气相与液相分离，其中所述的气相送到回流罐，和所述液相包含这样的液体，由其来在多个并流接触系统中的另一个的并流接触系统中产生液滴。


4.权利要求3的分馏系统，其进一步包含位于最后的并流接触系统和回流罐之间的回流冷却器，该回流冷却器配置来在送到回流罐之前，冷却最后的并流接触系统的气相。


5.权利要求2的分馏系统，其中所述容器是第一容器，和进一步包含与该第一容器串联或者并联排列的一个或多个另外的容器，该一个或多个另外的容器的每个具有位于其中的一个或多个另外的并流接触系统，其是在各自容器中平行排列的。


6.权利要求1的分馏系统，其中所述紧凑接触束中多个接触单元中的液滴发生器中的至少一个包含：
环形支撑环，其将所述液滴发生器共线固定在管中；
多个轮辐，其从所述环形支撑环延伸，该环形支撑环具有多个液体通道，其配置来允许液体料流流过该多个轮辐和流出位于该多个轮辐上的注入孔；和
进气锥，其由所述多个轮辐支撑，并且配置来允许
第一部分的气体料流流过该进气锥的中空段和流过包括在该多个轮辐中的气体出口狭缝，和
第二部分的气体料流在该进气锥周围和多个轮辐之间流动，其中所述第二部分的气体料流是与第一部分的气体料流分开的。


7.权利要求6的分馏系统，其中进气锥的下游部分包含钝尾锥。


8.权利要求6的分馏系统，其中进气锥的下游部分包含渐缩尾锥。


9.权利要求1的分馏系统，其进一步包含闪蒸分离器，其排列来在所述的大部分气相送过并流接触系统之前接收供料气体料流的大部分气相，该闪蒸分离器配置来从大部分气相中分离液体。


10.权利要求9的分馏系统，其进一步包含闪蒸回流管线，其连接到所述闪蒸分离器和连接到汽提段，该闪蒸回流管线配置来将在闪蒸分离器中从大部分气相中分离的液体传送到汽提段。


11.权利要求9的分馏系统，其中所述闪蒸分离器包含旋风分离器。


12.权利要求9的分馏系统，其进一步包含位于闪蒸分离器入口处的附聚器。


13.权利要求1的分馏系统，其中所述并流接触系统的分离系统包含旋风分离器。


14.权利要求1-13任一项的分馏系统，其中所述供料气体料流包含天然气料流，和其中所述重质烃包含下面的至少一种：丙烷、丁烷、己烷和庚烷。


15.一种除去气体料流中的重质烃的方法，其包含：
将供料气体料流引入供料气体入口；
将该供料气体料流中的大部分液相接收到汽提段中；
将该供料气体料流中的大部分气相接收到并流接触系统中，其包含位于容器中的形成整体压力边界的紧凑接触束，该紧凑接触束包括多个基本上平行的接触单元，该多个接触单元每个具有液滴发生器和质量传递段，和在管内共线排列的分离系统；
将所述液体分配到多个接触单元的每个液滴发生器；
使用每个液滴发生器，由液体产生液滴和将该液滴分散到气体料流中；

【专利技术属性】
技术研发人员：N·K·叶，E·J·格雷夫，S·拉姆库马尔，J·C·苏亚雷斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US