通过蒸馏对含甲烷的气体混合物进行分离的工艺和设备、以及分离所得的气体制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对气态混合物进行分离的方法和设备，并涉及由所述设备制得的气体。本发明专利技术涉及一种利用一第一分离器（Ｂ１）对加压天然气中的组分执行深冷分离的方法和设备，在本发明专利技术中，各相组分在一蒸馏塔（Ｃ１）中被分离开。从蒸馏塔（Ｃ１）的顶部排出的气态馏分（５）被回注到蒸馏塔的最后一级塔段中。该方法还包括步骤：从第一分相器排出的第一顶部馏分（３）中分流出一支流（９）。另外，本发明专利技术还包括在一第二分离器（Ｂ２）中对第一分离器（Ｂ１）排出的第一基础馏分（４）进行分离的步骤。本发明专利技术还涉及其它的实施例。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术根据其首要设计思想总体上涉及一种分离工艺，该分离工艺用于将天然气的各种组分分离成一第一气态馏分和一第二气态馏分，其中的第一气态馏分中富含甲烷，但基本上不含C2和高级烃，而第二气态馏分中则富含C2和高级烃，但基本上不含甲烷。更具体来讲，根据其第一方面，本专利技术涉及一种工艺，用于对含有甲烷、C2以及高级烃的、且受到压力作用的冷却后混合物进行分离，将其分离成一种轻质的最终馏分和一种重质的最终馏分，轻馏分中富含甲烷，而重馏分中则富含C2和高级烃，所述方法包括一第一步骤(I)，在该步骤中，(Ia)在一第一罐体中将冷却后的加压混合物分离成一种相对较易挥发的第一顶部馏分、与一种挥发性相对较差的第一底部馏分，(Ib)将第一底部馏分引流到一蒸馏塔的中间部分中，(Ic)在蒸馏塔的下部中收集富含C2和高级烃的重质最终馏分，该馏分作为第二底部馏分，(Id)将在一透平涡轮中发生膨胀之后的第一顶部馏分引流到蒸馏塔的上部中，(Ie)收集位于蒸馏塔上部中的、富含甲烷的第二顶部馏分，(If)对第二顶部馏分进行压缩和冷却，以获得轻质的最终馏分，(Ig)从轻质的最终馏分中分流出一种第一分流馏分；所述方法还包括一第二步骤(II)，在该步骤中，(IIa)第一分流馏分在被冷却和液化后，被引流到蒸馏塔的上部中。
技术介绍
现有技术中这样的工艺方法是公知的。例如，美国专利US-5 881 569中就公开了一种根据上述前序部分的工艺。可利用多种现有工艺来提取出天然气中所含的乙烷，例如在美国专利文件US-4 140 504、US-4 157 904、US-4 171 964、US-4 278 547中就描述了这样的工艺。尽管这些文件中所公开的工艺的确具有一定的有利之处，但在实际使用中，这些工艺所能达到的乙烷回收率最高也仅为85％左右。这些工艺要牵涉到液/气分离器、热交换器、膨胀器(通常为涡轮的形式)、压缩机、以及蒸馏塔。近些年来，还出现了其它一些方法，例如在第US-4 649 063、US-4854 955、US-5 555 748、US-5 568 737号美国专利中就公开了一些方法。尽管这些新近出现的方法能使乙烷和其它碳氢化合物的产出量达到非常令人满意的程度，但这些方法需要消耗相对较多的能量才能获得富含甲烷或C2和高级烃的馏分。
技术实现思路
在此前提下，本专利技术致力于这样的目的与现有技术中的工艺相比，降低在制取富含甲烷或C2和高级烃的馏分的过程中所消耗的能量，同时还能保持非常高的提取产出量。为此目的，本专利技术的工艺在上述前序部分所限定的一般特性的基础上，还另加了其它的实质特征，该工艺的特征在于其还包括一第三步骤，在该步骤中，第一底部馏分经历多个子步骤，这些子步骤包括对其加热、使其流经一第二罐体、以及将其分离成一第三顶部馏分与一第三底部馏分，其中的第三顶部馏分较易挥发，而第三底部馏分的挥发性则较差；在第三步骤中，第三底部馏分被引入到蒸馏塔的中间部分中；且在第三步骤中，第三顶部馏分在被冷却和液化后，被引流到蒸馏塔的上部中。第US-5 566 554号美国专利所公开的另一种工艺采用了两个液—气分离器，在其中第一分离器的底部汇集了一种液态馏分，其在受到加热之后被引流到一第二分离器中。这一技术尤其能提高从底部馏分中提取其所含甲烷的提取量，其中的底部馏分是从第一分离器排出的，该方法首先是在一换热器中利用该底部馏分的膨胀来对进入到设备中、即将进行处理的天然气流进行冷却。但是，由于利用这种技术所产生的回流量很小，而该回流中乙烷含量却较高，所以该技术并不能使乙烷的提取量达到很高的水平。本专利技术通过采用两个措施而解决了这些问题。首先，本专利技术采取了这样的措施从蒸馏塔顶部产生的、富含甲烷的馏分中分流出一部分，这部分馏分在经过压缩和冷却后被引流到蒸馏塔的下一级中。这样就可以获得足够量的回流，由于回流中C2的含量很低—例如小于0.1mol％，所以该回流的质量非常好。第二，本专利技术采取了这样的措施对从第一分离器中排出、尚未在涡轮中发生膨胀之前的第一顶部馏分进行分流，并将分流部分送到蒸馏塔中。该第二分流馏分在被引流到蒸馏塔中之前，先要经过冷却和液化。按照这样方式进行处理就可以限制执行再循环的、且已被液化的上述气体的量，并降低相关的压缩成本。本专利技术还可这样来进行设计从第一顶部馏分中分流出一种第二分流馏分，这种第二分流馏分在被冷却和液化之后，被引入到蒸馏塔的上部中。按照一种可实施本专利技术工艺的方法，第二分流馏分被冷却，并部分地发生凝结，然后，在一第三罐体中将其分离成一种第四顶部馏分和一种第四底部馏分，第四顶部馏分的挥发性较强，其经过冷却、液化后被引流到蒸馏塔的上部中，第四底部馏分的挥发性较差，其被加热后，在一第四罐体内被分离成一种挥发性较强的第五顶部馏分和一种挥发性较差的第五底部馏分，其中的第五顶部馏分在经过冷却、液化后被引流到蒸馏塔的上部中，第五底部馏分在经过加温之后被送回到第二罐体中。本专利技术还可采用这样的措施蒸馏塔的下部包括多级塔段，这些塔段成对地与一个支线重沸器或多个支线重沸器进行连接。本专利技术还可采用的措施是为了能获得所述的轻质最终馏分，第二顶部馏分在从蒸馏塔中排出之后，依次经过一系列处理，这些处理过程为加热、在一与膨胀透平机相联接的第一压缩机中的第一次压缩、在一第二涡轮中的第二次压缩、以及冷却。本专利技术还可采用这样的措施蒸馏塔的上部包括至少两级相继的塔段，其中的第一塔段是位于最下方的塔段，第五顶部馏分被引流到第一塔段的上方。本专利技术还可采用这样的措施蒸馏塔的上部包括至少三级相继的塔段，以最下方的那级塔段作为第一塔段，且第五顶部馏分被引流到第二塔段的上方。本专利技术还可采用这样的措施蒸馏塔的上部包括至少两级相继的塔段，以最下方的那级塔段作为第一塔段，且第二分流馏分被引流到第一塔段的上方。本专利技术还可采用这样的措施蒸馏塔的上部包括至少三级相继的塔段，以最下方的那级塔段作为第一塔段，第一分流馏分在进入到该蒸馏塔中之后，被引流到最后一级塔段的下部，且第三顶部馏分被引流到最后一级塔段的下方。最后，本专利技术还可包括措施将第三顶部馏分引流到蒸馏塔上部的第一塔段处。本专利技术还可采用的措施为蒸馏塔的中间部分包括至少三级相继的塔段，以最下方的那级塔段作为第一塔段，第三底部馏分在该蒸馏塔中至少被引流到第一塔段处，且第一顶部馏分被引流到第一塔段的上方。根据本专利技术的第二方面，本专利技术涉及一种富含甲烷的气体和一种富含C2和高级烃的液化气，这两种气体是通过本专利技术的工艺而制得的。根据本专利技术的第三方面，本专利技术涉及一种用于对冷却后的加压混合物进行分离的设备，其中的混合物中含有甲烷、C2和高级烃，分离设备将该混合物分离成一种富含甲烷的轻质最终馏分、以及一种富含C2和高级烃的重质最终馏分，该设备包括用来执行一第一步骤(I)的装置，在该第一步骤中，(Ia)在一第一罐体中将冷却后的加压混合物分离成一种相对较易挥发的第一顶部馏分、和一种挥发性相对较差的第一底部馏分，(Ib)将第一底部馏分引流到一蒸馏塔的中间部分中，(Ic)在蒸馏塔的下部中收集富含C2和高级烃的重质最终馏分，该馏分作为第二底部馏分，(Id)将在一透平涡轮中发生膨胀之后的第一顶部馏分引流到蒸馏塔的上部中，(Ie)收集位于蒸馏塔上部中的、且富含甲烷的第二顶部馏分，(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对受到压力作用的冷却后混合物进行分离的工艺，所述混合物中含有甲烷、Ｃ↓［２］以及高级烃，所述工艺将所述混合物分离成一种轻质最终馏分（１）和一种重质最终馏分（２），所述轻质馏分中富含甲烷，而所述重质馏分中则富含Ｃ↓［２］和高级烃， 所述工艺包括：一第一步骤（Ⅰ），在该步骤中，（Ⅰａ）在一第一罐体（Ｂ１）中将冷却后的所述加压混合物分离成一种相对较易挥发的第一顶部馏分（３）、与一种挥发性相对较差的第一底部馏分（４），（Ⅰｂ）将第一底部馏分（４）引流到一蒸馏塔（Ｃ１ ）的中间部分中，（Ⅰｃ）在所述蒸馏塔的下部中收集富含Ｃ↓［２］和高级烃的重质最终馏分（２），该馏分作为第二底部馏分（２），（Ⅰｄ）将在一透平涡轮（Ｔ１）中发生膨胀后的第一顶部馏分（３）引流到所述蒸馏塔的上部中，（Ⅰｅ）收集位于所 述蒸馏塔上部中的、富含甲烷的第二顶部馏分（５），（Ⅰｆ）对所述第二顶部馏分（５）进行压缩和冷却，以获得轻质的最终馏分（１），（Ⅰｇ）从所述轻质的最终馏分（１）中分流出一种第一分流馏分（６）；所述工艺还包括一第二步骤（Ⅱ），在该步 骤中，（Ⅱａ）所述第一分流馏分（６）在被冷却和液化后，被引流到所述蒸馏塔的上部中，其特征在于：还包括一第三步骤（Ⅲ），在该步骤中，（Ⅲａ）第一底部馏分（４）经历多个子步骤，这些子步骤包括：对其加热、使其流经一第二罐体（Ｂ２）、以 及将其分离成一第三顶部馏分（７）与一第三底部馏分（８），其中的第三顶部馏分（７）较易挥发，而第三底部馏分（８）的挥发性则较差；（Ⅲｂ）第三底部馏分（８）被引入到所述蒸馏塔的中间部分中；（Ⅲｃ）第三顶部馏分（７）在被冷却和液化后，被引 流到所述蒸馏塔的上部中。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亨利帕拉多斯基，
申请(专利权)人：泰克尼普法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]