[發明專利]冷卻天然氣物流并分離冷卻的物流成各種餾分的方法與系統

有效

• 申請號: 200680005385.4
• 申請日: 2006-02-24
• 公開（公告）號: CN101124447A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: M·貝廷;J·M·布勞沃;P·梵?？?/a>;C·A·詹克威林克
• 申請（專利權）人: 纏繞機公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02;B01D45/16;B01D53/24;B01D53/00;F25B9/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

技術領域

本發明涉及冷卻天然氣物流并分離冷卻的氣體物流成各種餾分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物的方法與系統。

背景技術

在油氣工業中將天然氣生產、加工并運輸到其最終用戶。

氣體加工可包括液化至少一部分天然氣物流。若天然氣物流被液化，則獲得一定范圍的所謂天然氣液體(NGL)，所述天然氣液體包括液化天然氣或LNG(它主要包括甲烷或(C₁或CH₄)、乙烷(C₂))、液化石油氣體或LPG(它主要包括丙烷和丁烷或C₃和C₄)和冷凝物(它主要包括C₅+餾分)。

若產生氣體并借助管線(管網)運輸到區域消費者處，則氣體的熱值受限于技術規格。對于較富集的氣體物流來說，這要求中間物流加工以回收作為殘余產物銷售的C₂+液體。

若區域性氣體生產超過了區域性氣體消費，則昂貴的氣體輸送管網不能被證明是合理的，因此可液化氣體成LNG，所述LNG可以批量運輸。在生產C₁液體過程中，C₂+液體同時產生并作為副產物銷售。

常規的NGL回收裝置以低溫冷卻工藝為基礎以便冷凝氣體物流的輕組分。這些冷卻工藝包括：機械制冷(MR)、焦耳湯姆遜(JT)膨脹和渦輪膨脹機(TE)、或組合(例如MR-JT)。過去數十年來已經針對比壓縮負荷(即MW/噸NGL/hr)來優化這些NGL回收工藝。這些優化常常包括：1)不同工藝物流之間靈敏的換熱、2)在分餾塔內不同的進料塔板和3)貧油精餾(即塔回流)。

對于比壓縮負荷最敏感的是分餾塔的實際操作壓力。操作壓力越高，比壓縮負荷越低，但分餾組分(例如脫甲烷塔的C₁-C₂+，脫乙烷塔的C₂--C₃+等)之間的相對揮發度也越低，這導致更多的塔板，因此導致更大的塔和/或塔頂物流中更低的純度。

授予Ortloff?Corporation的歐洲專利0182643和美國專利4061481、4140504、4157904、4171964和4278457公開了加工天然氣物流的各種方法，其中使氣體物流冷卻并將其分離成各種餾分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物。

已知的冷卻和分離方法的缺點在于它們包括具有高能耗的龐大且昂貴的冷卻和制冷裝置。這些已知方法基于等焓冷卻方法(即焦耳湯姆遜冷卻、機械制冷)或者近等熵冷卻方法(即渦輪膨脹機、旋風膨脹與分離裝置)。近等熵方法是最能量有效的，盡管當使用渦輪膨脹機時通常是最昂貴的。但是，旋風膨脹與分離裝置是最成本有效的，同時維持高的能量效率，但不如渦輪膨脹機那么有效。使用成本有效的旋風膨脹與分離裝置并結合等焓冷卻循環(例如外部制冷循環)可恢復最大可獲得的能量效率。

因此，本發明的目的是提供冷卻與分離天然氣物流的方法與系統，所述方法和系統與已知方法相比是更加能量有效的、不那么龐大且更便宜。

發明內容

根據本發明，提供冷卻天然氣物流并將冷卻的氣體物流分離成沸點不同的各種餾分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物的方法，該方法包括：

-在至少一個換熱器組件內冷卻所述氣體物流；

-在入口分離器(如入口分離罐)內使冷卻的氣體物流分離成富含甲烷的流體餾分和貧含甲烷的流體餾分；

-將來自所述入口分離器的所述貧含甲烷的流體餾分加入分餾塔，在其中進一步分離成富含甲烷的流體餾分與貧含甲烷的流體餾分；

-將至少一部分來自所述入口分離器的所述富含甲烷的流體餾分加入旋風膨脹與分離裝置，在其中使所述流體餾分膨脹并進而進一步冷卻和分離成富含甲烷的基本上為氣體的流體餾分和貧含甲烷的基本上為液體的流體餾分，和

-將來自所述旋風膨脹與分離裝置的所述貧含甲烷的流體餾分加入分餾塔以進行進一步的分離。

根據本發明，還提供冷卻天然氣物流并將冷卻的氣體物流分離成沸點不同的各種餾分例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和冷凝物的系統，該系統包括：

-冷卻所述天然氣物流的至少一個換熱器組件；

-分離所述冷卻的天然氣物流的入口分離器，所述入口分離器具有用于排放富含甲烷的流體餾分的上部出口和用于排放貧含甲烷的流體餾分的下部出口；