专利名称：烃气体处理的制作方法
烃气体处理
背景技术：
可以从多种气体中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和/或重烃，这些气体如天然气、炼厂气和由其它烃材料(如煤、原油、石脑油、油页岩、焦油砂及褐煤)获得的合成气流。天然气通常具有较大比例的甲烷和乙烷，即甲烷和乙烷合起来占天然气的至少50摩尔％。天然气还含有相对较少量的重烃(如丙烷、丁烷、戊烷等)以及氢、氮、二氧化碳及其它气体。本发明一般地涉及从这种气流中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重烃。对按本发明要进行处理的气流进行典型分析，近似摩尔百分比的结果是90. 3%的甲烷、4.0%的乙烷及其它C2组分、1. 7%的丙烷及其它C3组分、0. 3%的异丁烷、0. 5%的正丁烷和0. 8%的戊烷及以上的烃，余者由氮和二氧化碳组成。有时还存在含硫气体。天然气及其天然气液体(NGL)成分两者的价格在历史上的周期性波动有时会使乙烷、乙烯、丙烷、丙烯及重组分作为液体产品的增值缩减。这就造成需要开发能够更有效地回收这些产品的工艺、能够以较低的资本投入进行有效回收的工艺以及能够容易地进行改造或调节以在宽范围上改变特定组分的回收率的工艺。用于分离这些材料的现有工艺包括基于气体的冷却及致冷、油吸收和冷冻油吸收的工艺。另外，由于能在膨胀并从工艺气体中获取热量的同时产生动力的经济型设备的有效性原因，低温工艺已经得到普及。根据气源压力、气体的富度(乙烷、乙烯和重烃含量)以及所需最终产品的情况，可以采取这些工艺中的每一种或它们的联合工艺。低温膨胀工艺对于天然气液体回收来说目前一般是优选的，因为该工艺可提供最大程度的简单性，易于启动，操作灵活，效率良好，安全且可靠性良好。美国专利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 ；再公告的美国专利33，408 ；以及共同待决的申请11/430,412 ； 11/839，693 ；11/971，491 ； 12/206，230 ； 12/689，616 ； 12/717，394 ； 12/750，862 ； 12/772，472 ；12/781，259 ；12/868，993 ；12/869，007 ；12/869，139 ；12/979，563 ； 13/048，315 ；13/051, 682 ；和13/052，348描述了相关的工艺(虽然本发明的描述在有些情况下是基于与引用的美国专利中所述不同的工艺条件)。在典型的低温膨胀回收工艺中，在压力下的进料气流通过与其它工艺料流和/或外部致冷源(如丙烷压缩致冷系统)进行热交换而被冷却。随着气体被冷却，液体可以被冷凝，并作为含一些所需的C2+组分的高压液体收集在一个或多个分离器中。根据气体的富度和所形成的液体量的情况，可以使高压液体膨胀到较低的压力并分馏。在液体膨胀期间发生的气化导致料流的进一步冷却。在一些情况下，为了进一步降低源于膨胀的温度，在膨胀之前预冷却高压液体是可取的。包括液体和蒸气的混合物的膨胀料流在蒸馏(脱甲烷装置或脱乙烷装置)塔中被分馏。在塔中，蒸馏膨胀冷却的料流以将残余甲烷、氮及其它挥发性气体作为塔顶蒸气与作为底部液体产品的所需C2组分、C3组分和重烃组分分离，或者将残余甲烷、C2组分、氮及其它挥发性气体作为塔顶蒸气与作为底部液体产品的所需C3组分和重烃组分分离。如果进料气体没有完全冷凝(一般是没有完全冷凝的)，则可以将从部分冷凝中剩余的蒸气分成两个料流。使一部分蒸气通过做功膨胀机或发动机或膨胀阀达到较低的压力，在所述较低的压力下，由于料流的进一步冷却，更多的液体被冷凝。膨胀后的压力基本上与蒸馏塔的操作压力相同。将由膨胀产生的蒸气-液体合并相作为进料提供给塔。通过与其它工艺料流(例如冷的分馏塔塔顶馏分)进行热交换而将蒸气的剩余部分冷却到基本上冷凝。一些或所有的高压液体可以在冷却之前与此蒸气部分合并。然后通过适当的膨胀装置(如膨胀阀)将所得到的冷却料流膨胀到脱甲烷装置的操作压力。在膨胀期间，一部分液体将气化，导致总的料流的冷却。然后将快速膨胀的料流作为顶部进料提供给脱甲烷装置。一般地，快速膨胀料流的蒸气部分和脱甲烷装置塔顶蒸气在分馏塔中的上部分离器段中合并作为残余甲烷产品气。或者，可以把冷却并膨胀的料流提供给分离器以提供蒸气和液流。将蒸气与塔顶馏分合并，并将液体作为顶部塔进料提供给塔。在这种分离工艺的理想操作中，离开工艺的残余气体含有进料气体中基本上所有的甲烷，且基本上没有重烃组分，离开脱甲烷装置的底部馏分含有基本上所有的重烃组分， 且基本上没有甲烷或挥发性较大的组分。然而在实践中，因为常规的脱甲烷装置主要作为汽提塔操作，所以并不能达到理想的状况。因此工艺的甲烷产品通常包括离开塔的顶部分馏级段的蒸气，连同未经受任何精馏步骤的蒸气。C3和C4+组分发生相当大的损失，因为顶部液体进料含有相当量的这些组分和重烃组分，导致蒸气中相应平衡量的C3组分、C4组分和重烃组分离开脱甲烷装置的顶部分馏级段。如果能够使上升的蒸气与相当大量能够吸收蒸气中的仏组分、C4组分和重烃组分的液体(回流)接触，则可以大大地减少这些所需组分的损失。近年来，优选的烃分离工艺采用上部吸收装置段提供上升蒸气的附加精馏。一种对上部精馏段产生回流料流的方法是利用在塔的下部上升的蒸气的侧馏分。因为蒸气中相对高浓度的C2组分在塔中较低，相当量的液体可被冷凝在此侧馏分流中而不用升高其压力，通常只利用在离开上部精馏段的冷蒸气中可得到的致冷。主要是液态甲烷和乙烷的这种冷凝液体然后可用来从通过上部精馏段上升的蒸气中吸收C3组分、C4组分和重烃组分，并从而捕获来自脱甲烷装置的底部液体产品中的这些有价值的组分。美国专利 No. 7，191，617为此类工艺的一个实例。 本发明采用新型装置更有效地实施上述各步骤，并且使用设备的件数较少。这是通过以下方式实现的，将到目前为止单个的设备产品组合到共同的框体当中，从而减少处理厂所需的地块空间并降低设施的投资成本。意外的是，申请人已发现，更紧凑的布置也大大地降低了实现给定回收水平所需的动力消耗，从而提高了工艺效率并降低了设施的操作成本。此外，更紧凑的布置也避免了需要传统工厂设计中用于互连单个设备产品的大部分管道，进一步降低了投资成本，并且还避免了需要相关的法兰管道连接。因为管道法兰是潜在的烃(其为促成了温室气体并且也可能是大气臭氧形成前体的挥发性有机化合物，V0C) 泄漏源，避免使用这些法兰能降低破坏环境的大气排放物的潜在危害。
根据本发明已经发现，可以获得超过99%的(3和(；+回收率，而无需对脱甲烷装置泵送回流料流且在C2组分回收率方面无损失。本发明提供了在将C2组分的回收率由高值到低值进行调节时能够维持超过99%的C3和C4+组分回收率的另一优点。此外，与现有技术相比，本发明能够以较低的能量需求使甲烷(或C2组分)和轻组分与C2组分(或C3组分)和重组分实现基本上100%的分离，同时保持相同的回收水平。虽然本发明可应用于较低的压力和较暖的温度，但当在要求-50 T [-460C ]或更冷的NGL回收塔塔顶温度的条件下，工艺进料气体在400至1500psia[2，758至10，342kPa(a)]或更高的范围内时是特别有利的。为了更好地理解本发明，参考以下的实施例及附图。参考附图
图1是根据美国专利No. 7，191，617的现有技术的天然气处理厂的流程图；图2是根据本发明的天然气处理厂的流程图；以及图3至13是示出本发明申请对天然气流的替代装置的流程图。在下面对上述图形的说明中，提供了对代表性工艺条件计算的流速的汇总表。为了方便起见，在本文中出现的表中，流速值(摩尔/小时)已经四舍五入到最接近的整数。 示于表中的总流率包括所有的非烃组分，因此通常大于烃组分料流流速的总和。所指温度是四舍五入到最接近度数的近似值。还应当指出的是，为比较附图中描述的工艺而进行的工艺设计计算是基于这样的假定，即没有从环境到工艺或从工艺到环境的热漏泄。市售隔离材料的质量使这成为非常合理的假设，并且通常是本领域技术人员可以做出的。为了方便起见，以传统的英式单位和以国际单位制(Si)两者记录工艺参数。表中给出的摩尔流速可以解释为磅摩尔/小时或公斤摩尔/小时。记录为马力(HP)和/或千英国热单位/小时(MBTU/Hr)的能量消耗对应于所述以磅摩尔/小时为单位的摩尔流速。 记录为千瓦(kW)的能量消耗对应于所述以千克摩尔/小时为单位的摩尔流速。现有技术描述图1是显示采用根据美国专利No. 7，191，617的现有技术从天然气中回收C2+组分的处理厂设计的工艺流程图。在这一工艺的模拟中，入口气体作为料流31在110下[430C ] 和915pSiaW，307kPa(a)]下进入工厂。如果入口气体含有一定浓度的妨碍产品流符合规格的硫化合物，则通过对进料气体进行适当的预处理(未示出)移除硫化合物。此外，通常对进料流进行脱水以防止在低温条件下形成水合物(冰)。固体干燥剂通常被用于此目的。进料流31被分流成料流32和33两个部分。料流32在热交换器10中通过与冷的残余气流50a进行热交换被冷却到-32 T [-36°C ]，同时料流33在热交换器11中通过与50 T [10°C ]的脱甲烷装置再沸器液体(料流4 和-36 T [-38°C ]的塔侧再沸器液体(料流4 进行热交换被冷却到-18 T [-280C ]。料流3 和33a再合并形成料流31a， 其在-28 0F [-330C ]和893psia [6，155kPa(a)]下进入分离器12，蒸气(料流34)在该处与冷凝液(料流3 分离。将分离器液体(料流3 通过膨胀阀17膨胀到分馏塔18的操作压力(大约401psia[2，765kPa(a)])，在将料流35a于下部塔中间进料点提供给分馏塔 18之前将其冷却到-52 0F [-46 0C ]。来自分离器12的蒸气(料流34)被分流成料流38和39两个料流。含约32%的总蒸气的料流38以与冷的残余气流50呈热交换关系的方式通过热交换器13，在该处被冷却到基本上冷凝。然后通过膨胀阀14将所得到的-130T [-90 0C ]的基本上冷凝的料流 38a快速膨胀到分馏塔18的操作压力。在膨胀期间，一部分料流气化，导致总的料流的冷却。在图1示出的工艺中，离开膨胀阀14的膨胀料流38b达到-140下[-960C ]的温度，并在上部塔中间进料点提供给分馏塔18。来自分离器12的剩余68%蒸气(料流39)进入做功膨胀机15，在其中由这部分高压进料获得机械能。机器15将蒸气基本上等熵地膨胀到塔操作压力，通过做功膨胀将膨胀料流39a冷却到大约-94下[-700C ]的温度。典型的市售膨胀机能够取得理论上可从理想的等熵膨胀中获得的功的大概80-85%。取得的功往往用于驱动离心压缩机(如装置 16)，所述离心压缩机例如可用于再压缩受热的残余气流(料流50b)。此后部分冷凝的膨胀料流39a作为进料在下部塔中间进料点提供给分馏塔18。塔18中的脱甲烷装置为常规的蒸馏塔，其包括有多个竖直隔开的塔板、一个或多个填充床或塔板与填料的某种组合。如同通常在天然气处理厂中的情况，脱甲烷装置塔由两段构成上部吸收(精馏)段18a，其包括塔板和/或填料，以提供向上升的膨胀料流38b 和39a的蒸气部分与向下降的冷液体之间的必要接触，从而冷凝并吸收C2组分、C3组分和重组分；和下部汽提(脱甲烷)段18b，其包括塔板和/或填料，以提供向下降的液体与向上升的蒸气之间的必要接触。脱甲烷段18b还包括再沸器(如先前描述的再沸器和塔侧再沸器)，其加热沿塔向下流动的液体的一部分并将其气化以提供汽提蒸气，所述汽提蒸气沿塔向上流动以汽提甲烷和轻组分的液体产品(料流44)。根据在底部产物中甲烷与乙烷的质量比为0.010 1的典型规范，液体产品料流44在74下[23°C ]下脱离塔底。从汽提段18b的上部区域中抽出蒸馏蒸气的一部分(料流45)。然后此料流在热交换器20中通过与以-139下[-950C ]脱离脱甲烷装置18顶部的冷的脱甲烷装置塔顶料流41进行热交换而从-109 T [-780C ]冷却到-134 T [-92°C ]并部分地冷凝(料流45a)。冷的脱甲烷装置塔顶料流随着其使料流45的至少一部分冷却并冷凝而略升温至-i;34°F [-92°C ](料流 41a)。维持回流分离器21中的操作压力(398pSia[2，748kPa(a)])略低于脱甲烷装置18 的操作压力。这提供了使蒸馏蒸气流45流过热交换器20并由此进入回流分离器21的驱动力，冷凝液(料流47)在回流分离器21中与任何未冷凝的蒸气(料流46)分离。然后料流46与来自热交换器20的升温的脱甲烷装置塔顶料流41a合并形成-134下[-92°C ]的冷残余气流50。由泵22将来自回流分离器21的液流47泵至压力略高于脱甲烷装置18的操作压力，然后将料流47a作为冷的顶部塔进料(回流)提供给脱甲烷装置18。此冷液体回流吸收并冷凝在脱甲烷装置18的吸收段18a的上部精馏区域中上升的C3组分和重组分。形成塔顶馏分的蒸馏蒸气流(料流41)在热交换器20中升温，这时其如先前所述对蒸馏料流45提供冷却，然后与料流46合并形成冷的残余气流50。残余气体与进来的进料气逆流地通过热交换器13，在该处被加热到-46 T [-440C ](料流50a)，以及通过热交换器10，在该处被加热到102下[39°C](料流50b)，这时其如先前所述提供冷却。然后分两个阶段再压缩残余气体。第一阶段由膨胀机15驱动压缩机16。第二阶段由补充动力源驱动压缩机23，所述压缩机23将残余气体(料流50d)压缩到销售管线压力。在排放冷却器对中冷却到110下[43 0C ]后，残余气流50e在足以满足管线要求(通常大概为入口压力)的915psia[6, 307kPa(a)]下流至销售气管道。下表中给出图1所示工艺的料流流速和能量消耗的汇总表 I
(图1)料流流量汇总-磅摩尔/小时[千克摩尔/小时]
权利要求
1.一种将含有甲烷、C2组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的工艺，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，其中(1)将所述气流分流成第一和第二部分；(2)冷却所述第一部分；(3)冷却所述第二部分；(4)将所述冷却的第一部分与所述冷却的第二部分合并以形成冷却的气流；(5)将所述冷却的气流分流成第一和第二料流；(6)冷却所述第一料流以将其基本上全部冷凝，并此后膨胀到较低的压力，由此将其进一步冷却；(7)提供所述膨胀冷却的第一料流作为在工艺设备中设置的第一与第二吸收装置之间的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(8)将所述第二料流膨胀到所述较低的压力，并作为底部进料提供给所述第二吸收装置；(9)从所述第二吸收装置的下部区域中收集蒸馏液流，并在设置于所述工艺设备中的传热及传质装置中进行加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(10)从所述传热及传质装置的上部区域中收集第一蒸馏蒸气流，并充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(11)将所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流提供给分离装置并在其中进行分离，从而形成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(12)将所述冷凝料流的至少一部分作为顶部进料提供给所述第一吸收装置；(13)从所述第一吸收装置的上部区域中收集第二蒸馏蒸气流并加热；(14)将所述受热的第二蒸馏蒸气流与任何所述的残余蒸气流合并，以形成合并的蒸气流；(15)加热所述合并的蒸气流，此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；(16)在一个或多个热交换装置中完成所述第二蒸馏蒸气流和所述合并的蒸气流的所述加热，从而提供步骤O)、(6)和(10)中的至少一部分冷却；以及(17)使对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度能有效地将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
2.一种将含有甲烷、C2组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的工艺，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，其中(1)将所述气流分流成第一和第二部分；(2)冷却所述第一部分；(3)冷却所述第二部分；(4)将所述冷却的第一部分与所述冷却的第二部分合并以形成部分冷凝的气流；(5)将所述部分冷凝的气流提供给第一分离装置并在其中进行分离，从而得到蒸气流和至少一液流；(6)将所述蒸气流分流成第一和第二料流；(7)冷却所述第一料流以将其基本上全部冷凝，并此后膨胀到较低的压力，由此将其进一步冷却；(8)提供所述膨胀冷却的第一料流作为在工艺设备中设置的第一与第二吸收装置之间的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(9)将所述第二料流膨胀到所述较低的压力，并作为底部进料提供给所述第二吸收装置；(10)从所述第二吸收装置的下部区域中收集蒸馏液流，并在设置于所述工艺设备中的传热及传质装置中进行加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(11)将所述至少一液流的至少一部分膨胀到较低的压力，并作为进料提供给位于所述第二吸收装置下方且位于所述传热及传质装置上方的所述工艺设备；(12)从所述传热及传质装置的上部区域中收集第一蒸馏蒸气流，并充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(13)将所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流提供给第二分离装置并在其中进行分离， 从而形成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(14)将所述冷凝料流的至少一部分作为顶部进料提供给所述第一吸收装置；(15)从所述第一吸收装置的上部区域中收集第二蒸馏蒸气流并加热；(16)将所述受热的第二蒸馏蒸气流与任何所述的残余蒸气流合并，以形成合并的蒸气流；(17)加热所述合并的蒸气流，此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；(18)在一个或多个热交换装置中完成所述第二蒸馏蒸气流和所述合并的蒸气流的所述加热，从而提供步骤O)、(7)和(1 中的至少一部分冷却；以及(19)使对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度能有效地将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
3. 一种将含有甲烷、C2组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的工艺，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，其中(1)将所述气流分流成第一和第二部分；(2)冷却所述第一部分；(3)冷却所述第二部分；(4)将所述冷却的第一部分与所述冷却的第二部分合并以形成部分冷凝的气流；(5)将所述部分冷凝的气流提供给第一分离装置并在其中进行分离，从而得到蒸气流和至少一液流；(6)将所述蒸气流分流成第一和第二料流；(7)将所述第一料流与所述至少一液流的至少一部分合并以形成合并的料流；(8)冷却所述合并的料流以将其基本上全部冷凝，并此后膨胀到较低的压力，由此将其进一步冷却；(9)提供所述膨胀冷却的合并料流作为在工艺设备中设置的第一与第二吸收装置之间的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(10)将所述第二料流膨胀到所述较低的压力，并作为底部进料提供给所述第二吸收装置；(11)从所述第二吸收装置的下部区域中收集蒸馏液流，并在设置于所述工艺设备中的传热及传质装置中进行加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(12)将所述至少一液流的任何剩余部分膨胀到所述较低的压力，并作为进料提供给位于所述第二吸收装置下方且位于所述传热及传质装置上方的所述工艺设备；(13)从所述传热及传质装置的上部区域中收集第一蒸馏蒸气流，并充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(14)将所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流提供给第二分离装置并在其中进行分离， 从而形成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(15)将所述冷凝料流的至少一部分作为顶部进料提供给所述第一吸收装置；(16)从所述第一吸收装置的上部区域中收集第二蒸馏蒸气流并加热；(17)将所述受热的第二蒸馏蒸气流与任何所述的残余蒸气流合并，以形成合并的蒸气流；(18)加热所述合并的蒸气流，此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；(19)在一个或多个热交换装置中完成所述第二蒸馏蒸气流和所述合并的蒸气流的所述加热，从而提供步骤O)、(8)和(1 中的至少一部分冷却；以及(20)使对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度能有效地将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
4.根据权利要求2所述的工艺，其中所述第一分离装置设置在所述工艺设备中。
5.根据权利要求3所述的工艺，其中所述第一分离装置设置在所述工艺设备中。
6.根据权利要求2所述的工艺，其中(1)将所述传热及传质装置布置在上部和下部区域中；以及(2)将所述至少一液流的所述膨胀的至少一部分提供给所述工艺设备以进入到所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间。
7.根据权利要求3所述的工艺，其中(1)将所述传热及传质装置布置在上部和下部区域中；以及(2)将所述至少一液流的所述膨胀的任何剩余部分提供给所述工艺设备以进入到所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间。
8.根据权利要求4所述的工艺，其中(1)将所述传热及传质装置布置在上部和下部区域中；以及(2)将所述至少一液流的所述膨胀的至少一部分提供给所述工艺设备以进入到所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间。
9.根据权利要求5所述的工艺，其中(1)将所述传热及传质装置布置在上部和下部区域中；以及(2)将所述至少一液流的所述膨胀的任何剩余部分提供给所述工艺设备以进入到所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间。
10.根据权利要求1所述的工艺，其中(1)将气体收集装置设置在所述工艺设备中；(2)所述气体收集装置内设另外的传热及传质装置，所述另外的传热及传质装置包括一个或多个用于外部致冷介质的通路；(3)将所述冷却的气流提供给所述气体收集装置，并导至所述另外的传热及传质装置以通过所述外部致冷介质进一步冷却；以及(4)将所述进一步冷却的气流分流成所述第一和第二料流。
11.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8或9所述的工艺，其中(1)所述第一分离装置内设另外的传热及传质装置，所述另外的传热及传质装置包括一个或多个用于外部致冷介质的通路；(2)将所述蒸气流导至所述另外的传热及传质装置以通过所述外部致冷介质冷却，从而形成另外的冷凝物；以及(3)所述另外的冷凝物成为在其中分离的所述至少一液流的一部分。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的工艺，其中(1)将所述冷凝的料流分流成至少第一和第二回流料流；(2)将所述第一回流料流作为所述顶部进料提供给所述第一吸收装置；且(3)将所述第二回流料流作为进料提供给位于所述第二吸收装置下方且位于所述传热及传质装置上方的所述工艺设备。
13.根据权利要求11所述的工艺，其中(1)将所述冷凝的料流分流成至少第一和第二回流料流；(2)将所述第一回流料流作为所述顶部进料提供给所述第一吸收装置；且(3)将所述第二回流料流作为进料提供给位于所述第二吸收装置下方且位于所述传热及传质装置上方的所述工艺设备。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的工艺，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
15.根据权利要求11所述的工艺，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
16.根据权利要求12所述的工艺，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
17.根据权利要求13所述的工艺，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
18.一种用于将含有甲烷、(；组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的装置，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，所述装置包括(1)第一分流装置，其将所述气流分流成第一和第二部分；(2)热交换装置，其连接于所述第一分流装置以接收所述第一部分并将其冷却；(3)传热及传质装置，其设置在工艺设备中并连接于所述第一分流装置以接收所述第二部分并将其冷却；(4)第一联合装置，其连接于所述热交换装置和所述传热及传质装置，用以接收所述冷却的第一部分和所述冷却的第二部分并形成冷却的气流；(5)第二分流装置，其连接于所述第一联合装置以接收所述冷却的气流并将其分流成第一和第二料流；(6)所述热交换装置进一步连接于所述第二分流装置，用以接收所述第一料流并将其充分冷却以基本上将其冷凝；(7)第一膨胀装置，其连接于所述热交换装置以接收所述基本上冷凝的第一料流并将其膨胀到较低的压力；(8)第一和第二吸收装置，所述第一和第二吸收装置设置在所述工艺设备中并连接于所述第一膨胀装置，用以接收所述膨胀冷却的第一料流作为在所述第一与第二吸收装置之间对其的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(9)第二膨胀装置，其连接于所述第二分流装置，用以接收所述第二料流并将其膨胀到所述较低的压力，所述第二膨胀装置进一步连接于所述第二吸收装置以提供所述膨胀的第二料流作为对其的底部进料；(10)液体收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第二吸收装置，用以接收来自所述第二吸收装置的下部区域的蒸馏液流；(11)所述传热及传质装置进一步连接于所述液体收集装置以接收所述蒸馏液流并将其加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(12)第一蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述传热及传质装置，用以接收来自所述传热及传质装置的上部区域的第一蒸馏蒸气流；(13)所述热交换装置进一步连接于所述第一蒸气收集装置，用以接收所述第一蒸馏蒸气流并将其充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(14)分离装置，其连接于所述热交换装置以接收所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流，并将其分离成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(15)所述第一吸收装置进一步连接于所述分离装置，用以接收所述冷凝料流的至少一部分作为对其的顶部进料；(16)第二蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第一吸收装置以接收来自所述第一吸收装置的上部区域的第二蒸馏蒸气流；(17)所述热交换装置进一步连接于所述第二蒸气收集装置以接收所述第二蒸馏蒸气流并将其加热，从而提供步骤(13)中的至少一部分冷却；(18)第二联合装置，其连接于所述热交换装置和所述分离装置，用以接收所述受热的第二蒸馏蒸气流和任何所述的残余蒸气流，并形成合并的蒸气流；(19)所述热交换装置进一步连接于所述第二联合装置，用以接收所述合并的蒸气流并将其加热，从而提供步骤( 和(6)中的至少一部分冷却，并此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；和(20)控制装置，其适应于调节对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度，以将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
19. 一种用于将含有甲烷、C2组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的装置，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，包括(1)第一分流装置，其将所述气流分流成第一和第二部分；(2)热交换装置，其连接于所述第一分流装置以接收所述第一部分并将其冷却；(3)传热及传质装置，其设置在工艺设备中并连接于所述第一分流装置以接收所述第二部分并将其冷却；(4)第一联合装置，其连接于所述热交换装置和所述传热及传质装置，用以接收所述冷却的第一部分和所述冷却的第二部分并形成部分冷凝的气流；(5)第一分离装置，其连接于所述第一联合装置，用以接收所述部分冷凝的气流并将其分离成蒸气流和至少一液流；(6)第二分流装置，其连接于所述第一分离装置以接收所述蒸气流并将其分流成第一和第二料流；(7)所述热交换装置进一步连接于所述第二分流装置，用以接收所述第一料流并将其充分地冷却以基本上将其冷凝；(8)第一膨胀装置，其连接于所述热交换装置以接收所述基本上冷凝的第一料流并将其膨胀到较低的压力；(9)第一和第二吸收装置，所述第一和第二吸收装置设置在所述工艺设备中，并连接于所述第一膨胀装置，用以接收所述膨胀冷却的第一料流作为在所述第一与第二吸收装置之间对其的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(10)第二膨胀装置，其连接于所述第二分流装置，用以接收所述第二料流并将其膨胀到所述较低的压力，所述第二膨胀装置进一步连接于所述第二吸收装置以提供所述膨胀的第二料流作为对其的底部进料；(11)液体收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第二吸收装置，用以接收来自所述第二吸收装置的下部区域的蒸馏液流；(12)所述传热及传质装置进一步连接于所述液体收集装置以接收所述蒸馏液流并将其加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(13)第三膨胀装置，其连接于所述第一分离装置，用以接收所述至少一液流的至少一部分并将其膨胀到所述较低的压力，所述第三膨胀装置进一步连接于所述工艺设备，以提供所述膨胀的液流作为在所述第二吸收装置的下方及所述传热及传质装置的上方对其的进料；(14)第一蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述传热及传质装置，用以接收来自所述传热及传质装置的上部区域的第一蒸馏蒸气流；(15)所述热交换装置进一步连接于所述第一蒸气收集装置，用以接收所述第一蒸馏蒸气流并将其充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(16)第二分离装置，其连接于所述热交换装置以接收所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流并将其分离成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(17)所述第一吸收装置进一步连接于所述第二分离装置，用以接收所述冷凝料流的至少一部分作为对其的顶部进料；(18)第二蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第一吸收装置以接收来自所述第一吸收装置的上部区域的第二蒸馏蒸气流；(19)所述热交换装置进一步连接于所述第二蒸气收集装置以接收所述第二蒸馏蒸气流并将其加热，从而提供步骤(15)中的至少一部分冷却；(20)第二联合装置，其连接于所述热交换装置和所述第二分离装置，用以接收所述受热的第二蒸馏蒸气流和任何所述的残余蒸气流，并形成合并的蒸气流；(21)所述热交换装置进一步连接于所述第二联合装置，用以接收所述合并的蒸气流并将其加热，从而提供步骤( 和(7)中的至少一部分冷却，并此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；和(22)控制装置，其适应于调节对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度，以将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
20. 一种用于将含有甲烷、C2组分、C3组分和重烃组分的气流分离成挥发性残余气体馏分和挥发性相对较小的馏分的装置，所述挥发性相对较小的馏分含有所述C2组分、C3组分和重烃组分或所述C3组分和重烃组分的主要部分，包括(1)第一分流装置，其将所述气流分流成第一和第二部分；(2)热交换装置，其连接于所述第一分流装置以接收所述第一部分并将其冷却；(3)传热及传质装置，其设置在工艺设备中并连接于所述第一分流装置以接收所述第二部分并将其冷却；(4)第一联合装置，其连接于所述热交换装置和所述传热及传质装置，用以接收所述冷却的第一部分和所述冷却的第二部分并形成部分冷凝的气流；(5)第一分离装置，其连接于所述第一联合装置，用以接收所述部分冷凝的气流并将其分离成蒸气流和至少一液流；(6)第二分流装置，其连接于所述第一分离装置以接收所述蒸气流并将其分流成第一和第二料流；(7)第二联合装置，其连接于所述第二分流装置和所述分离装置，用以接收所述第一料流和所述至少一液流的至少一部分并形成合并的料流；(8)所述热交换装置进一步连接于所述第二联合装置，用以接收所述合并的料流并将其充分地冷却以基本上将其冷凝；(9)第一膨胀装置，其连接于所述热交换装置以接收所述基本上冷凝的合并料流并将其膨胀到较低的压力；(10)第一和第二吸收装置，所述第一和第二吸收装置设置在所述工艺设备中并连接于所述第一膨胀装置，用以接收所述膨胀冷却的合并料流作为在所述第一与第二吸收装置之间对其的进料，所述第一吸收装置位于所述第二吸收装置的上面；(11)第二膨胀装置，其连接于所述第二分流装置，用以接收所述第二料流并将其膨胀到所述较低的压力，所述第二膨胀装置进一步连接于所述第二吸收装置以提供所述膨胀的第二料流作为对其的底部进料；(12)液体收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第二吸收装置，用以接收来自所述第二吸收装置的下部区域的蒸馏液流；(13)所述传热及传质装置进一步连接于所述液体收集装置以接收所述蒸馏液流并将其加热，从而提供步骤(3)中的至少一部分冷却，同时地汽提所述蒸馏液流中的挥发性较大的组分，并此后将所述受热并汽提的蒸馏液流作为所述挥发性相对较小的馏分从所述工艺设备中排出；(14)第三膨胀装置，其连接于所述第一分离装置，用以接收所述至少一液流的任何剩余部分并将其膨胀到所述较低的压力，所述第三膨胀装置进一步连接于所述工艺设备，以提供所述膨胀的液流作为在所述第二吸收装置的下方及所述传热及传质装置的上方对其的进料；(15)第一蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述传热及传质装置，用以接收来自所述传热及传质装置的上部区域的第一蒸馏蒸气流；(16)所述热交换装置进一步连接于所述第一蒸气收集装置，用以接收所述第一蒸馏蒸气流并将其充分地冷却以将其至少一部分冷凝；(17)第二分离装置，其连接于所述热交换装置以接收所述至少部分冷凝的第一蒸馏蒸气流，并将其分离成冷凝的料流和残余蒸气流，所述残余蒸气流含有在所述第一蒸馏蒸气流冷却后剩下的任何未冷凝的蒸气；(18)所述第一吸收装置进一步连接于所述第二分离装置，用以接收所述冷凝料流的至少一部分作为对其的顶部进料；(19)第二蒸气收集装置，其设置在所述工艺设备中并连接于所述第一吸收装置以接收来自所述第一吸收装置的上部区域的第二蒸馏蒸气流；(20)所述热交换装置进一步连接于所述第二蒸气收集装置以接收所述第二蒸馏蒸气流并将其加热，从而提供步骤(16)中的至少一部分冷却；(21)第三联合装置，其连接于所述热交换装置和所述第二分离装置，用以接收所述受热的第二蒸馏蒸气流和任何所述的残余蒸气流，并形成合并的蒸气流；(22)所述热交换装置进一步连接于所述第三联合装置，用以接收所述合并的蒸气流并将其加热，从而提供步骤( 和(8)中的至少一部分冷却，并此后将所述受热合并的蒸气流作为所述挥发性残余气体馏分排出；和(23)控制装置，其适应于调节对所述第一和第二吸收装置的所述进料流的数量和温度，以将所述第一吸收装置的所述上部区域的温度保持在某温度，由此回收所述挥发性相对较小的馏分中的组分的主要部分。
21.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一分离装置设置在所述工艺设备中。
22.根据权利要求20所述的装置，其中所述第一分离装置设置在所述工艺设备中。
23.根据权利要求19所述的装置，其中(1)所述传热及传质装置被布置在上部和下部区域中；以及(2)所述工艺设备连接于所述第三膨胀装置，用以接收所述至少一液流的所述膨胀的至少一部分，并在所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间对其进行导引。
24.根据权利要求20所述的装置，其中(1)所述传热及传质装置被布置在上部和下部区域中；以及(2)所述工艺设备连接于所述第三膨胀装置，用以接收所述至少一液流的所述膨胀的任何剩余部分，并在所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间对其进行导引。
25.根据权利要求21所述的装置，其中(1)所述传热及传质装置被布置在上部和下部区域中；以及(2)所述工艺设备连接于所述第三膨胀装置，用以接收所述至少一液流的所述膨胀的至少一部分，并在所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间对其进行导引。
26.根据权利要求22所述的装置，其中(1)所述传热及传质装置被布置在上部和下部区域中；以及(2)所述工艺设备连接于所述第三膨胀装置，用以接收所述至少一液流的所述膨胀的任何剩余部分，并在所述传热及传质装置的所述上部与下部区域之间对其进行导引。
27.根据权利要求18所述的装置，其中(1)气体收集装置被设置在所述工艺设备中；(2)所述气体收集装置内设另外的传热及传质装置，所述另外的传热及传质装置包括一个或多个用于外部致冷介质的通路；(3)所述气体收集装置连接于所述第一联合装置以接收所述冷却的气流，并将其导至所述另外的传热及传质装置以通过所述外部致冷介质进一步冷却；且(4)所述第二分流装置适应于与所述气体收集装置连接以接收所述进一步冷却的气流，并将其分流成所述第一和第二料流。
28.根据权利要求19、20、21、22、23、24、25或26所述的装置，其中(1)所述第一分离装置内设另外的传热及传质装置，所述另外的传热及传质装置包括一个或多个用于外部致冷介质的通路；CN 102549366 A(2)所述蒸气流被导至所述另外的传热及传质装置以通过所述外部致冷介质冷却，从而形成另外的冷凝物；以及(3)所述另外的冷凝物成为在其中分离的所述至少一液流的一部分。
29.根据权利要求18所述的装置，其中(1)第三分流装置连接于所述分离装置，用以接收所述冷凝的料流并将其分流成至少第一和第二回流料流；(2)所述第一吸收装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第一回流料流作为对其的所述顶部进料；且(3)所述传热及传质装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第二回流料流作为对其的顶部进料。
30.根据权利要求19、20、21、22、23、24、25、26或27所述的装置，其中(1)第三分流装置连接于所述第二分离装置，用以接收所述冷凝的料流并将其分流成至少第一和第二回流料流；(2)所述第一吸收装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第一回流料流作为对其的所述顶部进料；且(3)所述传热及传质装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第二回流料流作为对其的顶部进料。
31.根据权利要求观所述的装置，其中(1)第三分流装置连接于所述第二分离装置，用以接收所述冷凝的料流并将其分流成至少第一和第二回流料流；(2)所述第一吸收装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第一回流料流作为对其的所述顶部进料；且(3)所述传热及传质装置适应于连接到所述第三分流装置，用以接收所述第二回流料流作为对其的顶部进料。
32.根据权利要求18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或四所述的装置，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
33.根据权利要求观所述的装置，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
34.根据权利要求30所述的装置，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
35.根据权利要求31所述的装置，其中所述传热及传质装置包括一个或多个用于外部加热介质的通路，以补充由所述第二部分提供的加热，用于所述挥发性较大的组分从所述蒸馏液流中的所述汽提。
全文摘要
公开了用于从烃气流中回收C2(或C3)组分及重烃组分的紧凑型工艺设备的工艺及装置。将气流冷却并分流成第一和第二料流。将第一料流进一步冷却、膨胀到较低的压力，并作为在两个吸收装置之间的进料供给。将第二料流膨胀到较低的压力并作为底部进料提供给下部吸收装置。在传热及传质装置中加热来自下部吸收装置底部的蒸馏液流以汽提出其挥发性组分。通过来自上部吸收装置顶部的蒸馏蒸气流冷却来自传热及传质装置顶部的蒸馏蒸气流，从而形成作为顶部进料提供给上部吸收装置的冷凝的料流。
文档编号F25J3/00GK102549366SQ201180002403
公开日2012年7月4日 申请日期2011年3月21日 优先权日2010年3月31日
发明者A·F·约翰克, H·M·赫德森, J·D·威尔金森, J·T·林奇, K·T·奎拉尔, L·D·泰勒, W·L·刘易斯 申请人:S.M.E.产品有限合伙公司, 奥特洛夫工程有限公司