[發明專利]在處理包含輕、中等和重組分的氣體時外部和內部溶劑的結合使用

有效

• 申請號: 200580028666.7
• 申請日: 2005-08-23
• 公開（公告）號: CN101057118A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: T·K·加斯金
• 申請（專利權）人: 先進提取技術有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉鍇;趙蘇林

本申請要求享有在2004年8月24日提出的美國臨時申請SN60/603,933的優先權，它的全部內容作為參考被結合于此。

發明領域

本發明涉及化學處理領域，更具體的涉及烴氣流的處理。具體的，公開了用于分離烴氣流組分的方法和設備。

發明背景

諸如天然氣、裂化氣或精煉氣的許多烴氣體包含一種或更多輕組分，其或者污染主氣體，或者如果其能從主氣流分離出來，則其本身也具有價值組分。這樣的輕氣體包括氮、氦和氫。許多經濟上的考慮使得期望從烴氣流中分離這些輕氣體。

例如，一種或更多輕組分對天然氣的污染特別常見。天然氣是包含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的烴的混合物。天然氣也可能包含氮、氦和諸如二氧化碳和硫化氫的酸性氣體。氮有時是天然組分或衍生自用來再生合適地層中的油井的氮注射物。氦天然存在于一小部分天然氣儲層。在天然氣可以運輸和上市前，天然氣必須符合對于酸性氣體含量、發熱量、露點和總惰性含量的一定標準。氮含量通常被限定到低于2-4摩爾％。因此必須從包含超過該指定量的天然氣中除去氮，否則天然氣不可以運輸和上市。

天然氣也作為伴生氣與原油產物一起生產出來。這種伴生氣可能包含天然存在的氮或可能包含用于增強油回收的注射氮。如果伴生氣要運輸和上市，那么伴生氣必須符合對天然氣的同樣標準。

精煉廠和化工廠氣流經常包含許多諸如氮和氫的輕組分。氫經常包含于精煉廠單元的氣流中。氫被添加到一些精煉操作中，在別的精煉單元操作中作為副產物被制備出來。經常想要從精煉氣中分離這種氫，因為除去的和再生的氫可以在設備中循環或者代表性的以比在精煉廠或化工廠烴氣流中的熱量值更高的價值出售。同樣的，從工廠氣流中除去氮增加了剩余烴氣流的熱量值，潛在地增加了作為燃料流的流的價值。

諸如氫或氮的輕組分從諸如甲烷和乙烷的較重組分的分離可以增加所得分離流之一或二者的價值。進行這種分離的現有技術包括使用選擇性膜、諸如變壓吸附的吸附系統，以及諸如膨脹器、焦耳-湯普遜儀或級聯制冷設備的利用很低溫度的系統(低溫設備)。

用物理溶劑吸收除去較重組分，因此把它們從輕組分中分離，可以使用這種被稱為Mehra?Process^TM的方法。在包括美國專利第4,623,371、4,832,718、4,833,514和5,551,972號的幾份美國專利中描述了Mehra?Process，因此通過參考把它們結合于此。這些專利描述了用于吸收/閃蒸再生系統從諸如甲烷或乙烷的較重組分中除去諸如氮或氫的輕組分的系統。它們提出了其中所用物理溶劑是外部的，意味著人工組分添加到其中的系統，也提出了其中所用物理溶劑是內部生成的，因此它是由投料氣體中較重組分構成的系統。Thomas?K.Gaskin在美國專利第6,698,237B2中也描述了對這些方法的改進，提出用汽提氣增強閃蒸再生系統的效果。Thomas?K.Gaskin在美國專利申請第11/076,356(通過參考結合于此)中描述了別的改進，描述了在溶劑吸收系統中處理氣體時低溫溫度的使用。

在上面段落描述的方法中，使用循環物理溶劑把較重組分從輕組分中吸收走。降低閃蒸分離器中濃溶劑(rich?solvent)的壓力來釋放所述較重組分并再生用于再循環到吸收器的溶劑。物理溶劑可以是由于其物理性能選定的液體，一個性能是它比要從輕組分種分離的組分要重。物理溶劑也可以完全由投料氣流的最重組分所構成。這些最重組分是在循環溶劑的閃蒸再生中不易蒸發的那些。這些吸收方法的特征在于包含多種組分的投料氣流進入工藝處理，各自富集了至少一種組分的兩種或更多流離開工藝處理。導致1)增加的處理效率或2)減少的處理運行費用或3)改進的操作性或4)一種或更多逸出氣體的增加的純度的對處理的任何改進，將會被評價為對本領域的技術貢獻。

發明的簡要概括

本發明的一個方面是一種分離多組分氣流組分的工藝。該工藝包括使氣流與溶劑在萃取器中接觸以制備富集了至少一種組分的塔頂物流以及富集了至少一種別的組分的溶劑底部產物流。然后在至少一個減壓階段閃蒸富集的溶劑底部產物流以把被吸收的組分從溶劑中釋放出來，這樣再生了貧溶劑并且提供了作為塔頂餾出氣流的釋放組分。可以壓縮釋放組分流以制備產物流。根據本發明，一部分循環溶劑流由包含于投料氣中的較重組分構成，另一部分溶劑由添加到系統的外部組分構成。