烃类气体处理制造技术

技术编号:30510693 阅读:7 留言:0更新日期:2021-10-27 22:51
本发明专利技术公开了用于从被分流成第一料流和第二料流的烃类气体料流中回收组分的方法和设备。将第一料流冷却,膨胀至较低压力,并供应到分馏塔中。将第二料流冷却并分离成蒸气料流和液体料流。将蒸气料流分流成两部分。将第一部分冷却,膨胀至塔压,并在上部塔中间进料位置处供应到塔。将第二部分和液体料流膨胀至塔压力,并供应到塔。在加热、压缩和冷却之后,塔顶馏出蒸气的一部分被冷却、膨胀并在塔顶进料位置处被供应到塔。塔的进料的量和温度保持塔的塔顶温度,由此回收期望的组分的绝大部分。由此回收期望的组分的绝大部分。由此回收期望的组分的绝大部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烃类气体处理

技术介绍

[0001]本专利技术涉及用于分离含烃类气体的方法和设备。申请人根据美国法典标题35的119(e)节,要求2019年3月11日提交的先前美国临时申请号62/816,711的权益。
[0002]乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和/或较重的烃可从多种气体中回收,诸如天然气、炼油厂气体和从其他烃类材料诸如煤、原油、石脑油、油页岩、焦油砂和褐煤获得的合成气体料流。天然气通常具有很大部分的甲烷和乙烷,即,甲烷和乙烷一起占天然气的至少50摩尔%。天然气还包含相对较少量的较重烃类诸如丙烷、丁烷、戊烷等,以及氢气、氮气、二氧化碳和/或其他气体。
[0003]本专利技术整体涉及改善乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和较重烃类从此类气体料流中的回收。按摩尔%计,根据本专利技术待处理的气体料流的典型分析将为79.1%的甲烷、10.0%的乙烷和其他C2组分、5.4%的丙烷和其他C3组分、0.7%的异丁烷、1.6%的正丁烷和1.1%的戊烷+,余量由氮气和二氧化碳组成。有时还存在含硫气体。
[0004]本专利技术整体涉及乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和较重烃类从此类气体料流中的回收。天然气及其天然气液体(NGL)成分两者的价格的历史周期性波动有时会降低乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和作为液体产物的较重组分的增量价值。这导致对以下项的需求:可提供更有效地回收这些产物的工艺、可提供具有较低资金投入的有效回收的工艺、以及可容易地被调适或调整以在宽泛范围内改变特定组分的回收的工艺。用于分离这些材料的可用工艺包括基于气体的冷却和冷冻、吸油和冷却吸油的那些。另外,低温工艺已经变得普遍,因为可使用产生电力同时从正在处理的气体中膨胀和提取热量的经济型设备。根据气源的压力、气体的丰度(乙烷、乙烯和较重烃类的含量)以及期望的最终产物,可采用这些工艺中的每一种工艺或它们的组合。
[0005]低温膨胀工艺现在一般优选用于天然气液体回收,因为它提供最大的简便性,并且易于启动、操作灵活、效率出色、安全性高且可靠性好。美国专利号3,292,380、4,061,481、4,140,504、4,157,904、4,171,964、4,185,978、4,251,249、4,278,457、4,519,824、4,617,039、4,687,499、4,689,063、4,690,702、4,854,955、4,869,740、4,889,545、5,275,005、5,555,748、5,566,554、5,568,737、5,771,712、5,799,507、5,881,569、5,890,378、5,983,664、6,182,469、6,578,379、6,712,880、6,915,662、7,191,617、7,219,513、8,590,340、8,881,549、8,919,148、9,021,831、9,021,832、9,052,136、9,052,137、9,057,558、9,068,774、9,074,814、9,080,810、9,080,811、9,476,639、9,637,428、9,783,470、9,927,171、9,933,207、9,939,195、10,227,273、10,533,794、10,551,118和10,551,119;再版美国专利号33,408;以及共同未决的已公布的专利申请号US20080078205A1、US20110067441A1、US20110067443A1、US20150253074A1、US20160069610A1、US20160377341A1、US20180347898A1、US20180347899A1和US20190170435A1描述了相关的工艺(尽管本专利技术的描述在一些情况下基于与所引用的美国专利和共同未决的专利申请中所述的那些不同的处理条件)。
[0006]在典型的低温膨胀回收工艺中,处于压力下的进料气体料流通过与该工艺的其他
Pressure Absorber),德克萨斯州达拉斯2002年3月11日至13日举办的天然气加工者协会第八十一届年会会议记录。遗憾的是,除了脱甲烷装置中的附加精馏节段之外,这些工艺还需要使用压缩机来提供用于将回流料流再循环到脱甲烷装置的原动力,从而增加了使用这些工艺的设施的资本成本和运转成本。
[0011]然而,根据美国专利号4,157,904和4,278,457(以及其他工艺),在美国和其他国家/地区已构建了许多气体处理设施,这些设施不具有上部吸收器节段来提供上升蒸气的附加精馏,并且不能容易地被修改成添加该特征。另外,这些设施通常不具有允许再循环回流料流的过剩压缩容量,它们的脱甲烷装置或脱乙烷装置塔也不具有过剩分馏容量以适应在添加新回流料流时导致的进料速率的增加。因此,这些设施在运转以从气体中回收C2组分和较重组分时(通常被称为“乙烷回收”)效率不高,并且在运行以从气体中仅回收C3组分和较重组分时(通常被称为“乙烷排出”)特别低效。
[0012]本专利技术还采用上部精馏节段(或在一些实施方案中采用单独的精馏塔)和在压力下供应的残余气体的再循环料流。然而,通过将来源于进料气体的料流冷却至基本上冷凝,然后使料流膨胀至分馏塔的运转压力来提供该上部精馏节段的大部分回流。在膨胀期间,料流的一部分被蒸发,从而导致总料流的冷却。在上部塔中间进料点处,将冷却的膨胀料流与塔顶塔进料中再循环料流中的冷凝液体(其主要为液态甲烷)一起供应到塔中,然后它可用于吸收来自上升经过上部精馏节段的蒸气的C2组分、C3组分、C4组分和较重烃类组分,从而将这些有价值的组分捕集在来自脱甲烷装置的塔底液体产物中。
[0013]本专利技术还是一种提供额外精馏的新型装置,该装置可容易地添加到现有气体处理设施以增大期望的C2组分和C3组分的回收率,而不需要额外的压缩或分馏能力。这种增大的回收率的增量价值通常是显著的。
[0014]根据本专利技术,已发现可获得超过92%的C2回收率以及超过99%的C3和C4+回收率。此外,与现有技术相比,本专利技术使得在相同的能量需求下甲烷(或C2组分)和较轻组分与C2组分(或C3组分)和较重组分的基本上100%分离成为可能,同时增大回收率水平。本专利技术虽然适用于较低的压力和较高的温度,当在需要

50
°
F[

46℃]或更冷的NGL回收塔塔顶温度的条件下处理400psia至1500psia[2,758kPa(a)至10,342kPa(a)]或更高范围内的进料气体时,也是特别有利的。
[0015]为了更好地理解本专利技术,参考以下示例和附图。参考附图:
[0016]图1是根据美国专利号4,157,904或4,278,457的现有技术天然气处理设施的流程图;
[0017]图2是适于根据美国专利号5,568,737运转的现有技术天然气处理设施的流程图;
[0018]图3是根据本专利技术的天然气处理设施的流程图;并且
[0019]图4至图6是示出将本专利技术的替代装置应用于天然气体料流的流程图。
[0020]在以本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在将包含甲烷、C2组分、C3组分和较重烃类组分的气体料流分离成挥发性残余气体馏分和相对较低挥发性馏分的方法中,所述相对较低挥发性馏分包含绝大部分的所述C2组分、C3组分和较重烃类组分或所述C3组分和较重烃类组分,其中(a)在压力下冷却所述气体料流以提供冷却的料流;(b)使所述冷却的料流膨胀至较低压力,从而将其进一步冷却;以及(c)将所述进一步冷却的料流导入蒸馏塔中并在所述较低压力下分馏,从而回收所述相对较低挥发性馏分中的所述组分;其中的改善在于,在冷却之前,所述气体料流被分流成第一料流和第二料流;(1)冷却所述第一料流以形成基本上冷凝的第一料流;(2)使所述基本上冷凝的第一料流膨胀至所述较低压力以形成膨胀的基本上冷凝的第一料流,之后所述膨胀的基本上冷凝的第一料流在塔中间进料位置处被供应到所述蒸馏塔;(3)在压力下充分冷却所述第二料流以形成部分冷凝的第二料流;(4)分离所述部分冷凝的第二料流,从而提供蒸气料流和至少一个液体料流;(5)所述蒸气料流被分流成第一部分和第二部分;(6)冷却所述第一部分以形成基本上冷凝的第一部分;(7)使所述基本上冷凝的第一部分膨胀至所述较低压力以形成膨胀的基本上冷凝的第一部分,之后所述膨胀的基本上冷凝的第一部分在所述塔中间进料位置上方的上部塔中间进料位置处被供应到所述蒸馏塔;(8)使所述第二部分膨胀至所述较低压力以形成膨胀的第二部分,所述膨胀的第二部分在所述塔中间进料位置下方的下部塔中间进料位置处被供应到所述蒸馏塔;(9)使所述至少一个液体料流的至少一部分膨胀至所述较低压力以形成膨胀的液体料流,所述膨胀的液体料流在所述塔中间进料位置下方的另一个下部塔中间进料位置处被供应到所述蒸馏塔;(10)从所述蒸馏塔的上部区域收集蒸馏蒸气料流并加热以形成加热的蒸馏蒸气料流,所述加热由此提供步骤(1)、(3)和(6)的所述冷却的至少一部分;(11)将所述加热的蒸馏蒸气料流压缩至更高压力,冷却,然后分流成所述挥发性残余气体馏分和压缩再循环料流;(12)冷却所述压缩再循环料流以形成基本上冷凝的压缩再循环料流,所述冷却由此提供步骤(10)的所述加热的至少一部分;(13)使所述基本上冷凝的压缩再循环料流膨胀至所述较低压力以形成膨胀的基本上冷凝的压缩再循环料流,之后所述膨胀的基本上冷凝的压缩再循环料流在塔顶进料位置处被供应到所述蒸馏塔;并且(14)通向所述蒸馏塔的所述进料流的量和温度有效地将所述蒸馏塔的塔顶温度保持在由此回收所述相对较低挥发性馏分中的绝大部分组分的温度下。2.根据权利要求1所述的改善,其中(1)在压力下充分冷却所述气体料流以形成部分冷凝的气体料流;(2)将所述部分冷凝的气体料流分流成所述第一料流和所述第二料流;以及(3)分离所述第二料流,从而提供所述蒸气料流和所述至少一个液体料流。
3.根据权利要求1所述的改善,其中(1)所述第一料流与所述至少一个液体料流的至少一部分组合以形成组合料流;(2)冷却所述组合料流以形成基本上冷凝的组合料流;(3)使所述基本上冷凝的组合料流膨胀至所述较低压力以形成膨胀的基本上冷凝的组合料流,之后所述膨胀的基本上冷凝的组合料流在所述塔中间进料位置处被供应到所述蒸馏塔;以及(4)使所述至少一个液体料流的任何剩余部分膨胀至所述较低压力以形成所述膨胀的液体料流。4.根据权利要求1所述的改善,其中(1)在塔中间进料位置,将所述膨胀的基本上冷凝的第一部分供应到接触和分离装置,所述接触和分离装置产生所述蒸馏蒸气料流和塔底液体料流,从而所述塔底液体料流在所述塔顶进料位置处被供应到所述蒸馏塔;(2)塔顶馏出蒸气料流从所述蒸馏塔的所述上部区域被抽吸出,并且在所述塔中间进料位置下方的下部塔进料位置处被供应到所述接触和分离装置;(3)所述膨胀的基本上冷凝的压缩再循环料流在塔顶进料位置处被供应到所述接触和分离装置;并且(4)通向所述接触和分离装置的所述进料流的量和温度有效地将所述接触和分离装置的塔顶温度保持在由此回收所述相对较低挥发性馏分中的绝大部分组分的温度下。5.根据权利要求4所述的改善,其中(1)在压力下充分冷却所述气体料流以形成部分冷凝的气体料流;(2)将所述部分冷凝的气体料流分流成所述第一料流和所述第二料流;以及(3)分离所述第二料流,从而提供所述蒸气料流和所述至少一个液体料流。6.根据权利要求4所述的改善,其中(1)所述第一料流与所述至少一个液体料流的至少一部分组合以形成组合料流;(2)冷却所述组合料流以形成基本上冷凝的组合料流;(3)使所述基本上冷凝的组合料流膨胀至所述较低压力以形成膨胀的基本上冷凝的组合料流,之后所述膨胀的基本上冷凝的组合料流在所述塔顶进料位置处被供应到所述蒸馏塔;以及(4)使所述至少一个液体料流的任何剩余部分膨胀至所述较低压力以形成所述膨胀的液体料流。7.在将包含甲烷、C2组分、C3组分和较重烃类组分的气体料流分离成挥发性残余气体馏分和相对较低挥发性馏分的设备中,所述相对较低挥发性馏分包含绝大部分的所述C2组分、C3组分和较重烃类组分或所述C3组分和较重烃类组分,在所述设备中,存在以下装置(a)第一冷却装置,所述第一冷却装置用于在压力下冷却所述气体料流,连接所述第一冷却装置,用以提供压力下的冷却的料流;(b)第一膨胀装置,连接所述第一膨胀装置,用以在压力下接收所述冷却的料流的至少一部分并将其膨胀至较低压力,由此所述料流被进一步冷却;和(c)蒸馏塔,连接所述蒸馏塔,用以接收所述进一步冷却的料流,所述蒸馏塔适于将所述进一步冷却的料流分离成所述挥发性残余气体馏分和所述相对较低挥发性馏分;
其中的改善在于,所述设备包括(1)第一分流装置,所述第一分流装置位于所述第一冷却装置之前,用以将所述气体料流分流...

【专利技术属性】
技术研发人员:J
申请(专利权)人:环球油品有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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