[發明專利]烴氣體處理

有效

• 申請號: 201080025489.8
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN102483299A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: A·F·約翰克;W·L·劉易斯;J·D·威爾金森;J·T·林奇;H·M·赫德森;K·T·奎拉爾
• 申請（專利權）人: 奧特洛夫工程有限公司;S.M.E.產品有限合伙公司
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙培訓

技術領域

本發明涉及用于分離含烴氣體的工藝和裝置。申請人根據根據美國法典第35編第119條(e)款要求于2009年6月11日提交的美國臨時申請第61/186,361號的權益。申請人根據根據美國法典第35編第120條還要求作為以下申請的部分繼續申請的權益：于2010年5月3日提交的美國專利申請No.12/772,472、于2010年3月31日提交的美國專利申請No.12/750,862、于2010年3月4日提交的美國專利申請No.12/717,394、于2010年1月19日提交的美國專利申請No.12/689,616和于2009年2月17日提交的美國專利申請No.12/372,604。受讓人S.M.E.Products?LP和Ortloff?Engineers，Ltd.是聯合研究協議的雙方，該聯合研究協議在本申請的發明做出之前生效。

可以從多種氣體中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和/或重烴，這些氣體如天然氣、煉廠氣和由其它烴材料(如煤、原油、石腦油、油頁巖、焦油砂及褐煤)獲得的合成氣流。天然氣通常具有較大比例的甲烷和乙烷，即甲烷和乙烷合起來占天然氣的至少50摩爾％。天然氣還含有相對較少量的重烴(如丙烷、丁烷、戊烷等)以及氫、氮、二氧化碳及其它氣體。

本發明一般地涉及從這種氣流中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重烴。對按本發明要進行處理的氣流進行典型分析，近似摩爾百分比的結果是90.3％的甲烷、4.0％的乙烷及其它C₂組分、1.7％的丙烷及其它C₃組分、0.3％的異丁烷、0.5％的正丁烷和0.8％的戊烷及以上的烴，余者由氮和二氧化碳組成。有時還存在含硫氣體。

背景技術

天然氣及其天然氣液體(NGL)成分兩者的價格在歷史上的周期性波動有時會使乙烷、乙烯、丙烷、丙烯及重組分作為液體產品的增值縮減。這己經導致對于可為這些產品提供更高回收率的工藝、對于可以較低投資成本提供高效回收率的工藝、及對于可容易地適應或調節以在大范圍上改變特定組分回收率的工藝的需要。用于分離這些材料的現有工藝包括基于氣體的冷卻及制冷、油吸收和冷凍油吸收的工藝。另外，由于能在膨脹并從工藝氣體中獲取熱量的同時產生動力的經濟型設備的有效性原因，低溫工藝已經得到普及。根據氣源壓力、氣體的富度(乙烷、乙烯和重烴含量)以及所需最終產品的情況，可以采取這些工藝中的每一種或它們的聯合工藝。

低溫膨脹工藝對于天然氣液體回收來說目前一般是優選的，因為該工藝可提供最大程度的簡單性，易于啟動，操作靈活，效率良好，安全且可靠性良好。美國專利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；再公告的美國專利33,408；以及共同待決的申請11/430,412；11/839,693；11/971,491；和12/206,230描述了相關的工藝(雖然本發明的描述在有些情況下是基于與引用的美國專利中所述不同的工藝條件)。

在典型的低溫膨脹回收工藝中，在壓力下的進料氣流通過與其它工藝料流和/或外部制冷源(如丙烷壓縮制冷系統)進行熱交換而被冷卻。隨著氣體被冷卻，液體可以被冷凝，并作為含一些所需的C₂+組分的高壓液體收集在一個或多個分離器中。根據氣體的富度和所形成的液體量的情況，可以使高壓液體膨脹到較低的壓力并分餾。在液體膨脹期間發生的氣化導致料流的進一步冷卻。在一些情況下，為了進一步降低源于膨脹的溫度，在膨脹之前預冷卻高壓液體是可取的。包括液體和蒸氣的混合物的膨脹料流在蒸餾(脫甲烷裝置或脫乙烷裝置)塔中被分餾。在塔中，蒸餾膨脹冷卻的料流以將殘余甲烷、氮及其它揮發性氣體作為塔頂蒸氣與作為底部液體產品的所需C₂組分、C₃組分和重烴組分分離，或者將殘余甲烷、C₂組分、氮及其它揮發性氣體作為塔頂蒸氣與作為底部液體產品的所需C₃組分和重烴組分分離。