采用表面处理手段分离烃类与污染物的方法和设备的制造方法
【专利说明】采用表面处理手段分离烃类与污染物的方法和设备
[0001]相关申请的相互引用
[0002]本申请要求2013年12月6日提交的美国临时专利申请号为61/912,987、名称为采用表面处理手段分离烃类与污染物的方法和设备的优先权权益，其整体引入本申请作为参考。
[0003 ]本申请与以下美国临时专利申请相关，但不要求优先权:2013年12月6日提交的申请号61/912,957名称为采用喷射组合体分离烃类与污染物的方法和设备;2014年9月2日提交的申请号62/044，770名称为采用喷射组合体分离烃类与污染物的方法和设备;2013年12月6日提交的申请号为61/912，959名称为在蒸馏塔中维持液体料位的方法和系统；2013年12月6日提交的申请号为61/912，964名称为使用辐射检测器分离进料物流的方法和设备；2013年12月6日提交的申请号为61 /912，970名称为将在蒸馏塔中加工的进料物流脱水的方法和系统;2013年12月6日提交的申请号为61/912，975名称为采用进料物流分布设施分离进料物流的方法和系统；2013年12月6日提交的申请号为61/912，978名称为防止蒸馏塔中固体累积的方法和系统；2013年12月6日提交的申请号为61/912,983名称为通过改进蒸馏塔中液体料位而脱除固体的方法;2013年12月6日提交的申请号为61/912，984名称为在启动操作期间改进液体料位的方法和系统;2013年12月6日提交的申请号为61/912，986名称为采用加热设施分离烃类和污染物以去稳定和/或防止固体粘附的方法和设备。
[0004]背景
技术领域
[0005]本说明书总体上涉及流体分离领域。更具体地说，该说明书涉及从烃深冷分离诸如酸性气体之类的污染物。
【背景技术】
[0006]本节意图是引入与本说明书有关的各方面本领域技术。本论述旨在提供框架以促使更好理解本说明书的具体方面。因此，很清楚本部分应该就此而论来理解，而非必须作为现有技术引入。
[0007]来自储层的诸如甲烷以及乙烷之类的天然气烃产品的生产时常携带偶然产生的非烃类气体。上述气体包括污染物，比如二氧化碳(〃⑶2〃)、硫化氢("H2S")、硫化羰、二硫化碳以及各种硫醇至少之一。当由储层产生的进料物流包括这些混合有烃的污染物时，该物流时常被称为"含硫气"。
[0008]许多天然气储层具有相对低百分比的烃以及比较高百分比的污染物。污染物可以当稀释剂以及减少烃的热含量。一些污染物、如含硫化合物、是有毒的以及甚至是致命的。此外，在水存在下，一些污染物可以变得非常有腐蚀性。
[0009]期望从包含烃类物流除去污染物以产生脱硫以及浓缩的烃类。管线品质天然气的规格一般要求最高2-4%的(》2以及1/4喱H2S每100SCf(4ppmv)或者5mg/Nn^9H2S。诸如天然气液化厂或者脱氮装置之类的低温过程的规范一般需要低于50ppm的C02。
[0010]污染物与烃类的分离是困难的以及因此大量工作已经投入开发烃类/污染物分离方法。这些方法大体分成三类:通过溶剂吸收(物理、化学和混合)、通过固体吸附、以及蒸
[0011]通过蒸馏分离一些混合物可以是相对简单的以及由此广泛用于天然气工业。然而，天然气烃类，主要是甲烷、以及在天然气中大多数普通污染物之一的二氧化碳的混合物蒸馏存在极大困难。常规的蒸馏原理以及常规的蒸馏设备依靠的是在该蒸馏塔各处仅蒸气以及液相存在。如果需要管输品质或较好品质烃类产物，则通过蒸馏将甲烷与CO2分离，所涉及温度和压力条件会导致CO2凝固。所需温度是寒冷温度，一般称为深冷温度。
[0012]某些低温蒸馏可以克服上述困难。这些低温蒸馏提供合适的手段，在将烃类与形成固体的污染物分离期间控制固体的生成以及随后融化。与烃类及污染物的蒸气-液体混合物平衡的固体污染物的形成在受控冷冻区域部分中发生。
[0013]有时固体会粘附于受控冷冻区域部分的内部(例如受控冷冻区域器壁)而不是落下至受控冷冻区域部分的底部。
[0014]该粘附是有害的。该粘附如果不加控制，则会妨碍该受控冷冻区域正常操作以及妨碍甲烷与该污染物的有效分离。
[0015]需要改进的技术以防止固体对受控冷冻区域部分中表面的任何粘附和/或使该粘附不稳定。
【发明内容】
[0016]本说明书提供设备以及方法，其用于将烃与污染物分离以及尤其使固体不粘附于受控冷冻区域部分中的表面和/或使该粘附不稳定。
[0017]在蒸馏塔中分离进料物流的方法可包括在该蒸馏塔中维持由进料物流形成固体的受控冷冻区域部分，其中该受控冷冻区域部分包括一个或多个内置部件以及在该蒸馏塔内部具有内壁表面的受控冷冻区域器壁，采用处理手段改性该内置部件至少之一、该内壁表面、或者二者，该处理手段包括(a)除去部分的该内壁表面和(b)施加涂层表面中的至少一种，将该进料物流引入该受控冷冻区域部分之内，在该受控冷冻区域部分中由该进料物流形成固体，以及用该处理手段防止该固体对该内壁表面的粘附和使该粘附不稳定中的至少一种。
[0018]—种制备烃的方法，该方法可包括在该蒸馏塔中维持由进料物流形成固体的受控冷冻区域部分，其中该受控冷冻区域部分包括内置部件以及在该蒸馏塔内部具有内壁表面的受控冷冻区域器壁，采用处理手段改性该部件至少之一、该内壁表面、或者二者，该处理手段包括(a)除去部分的该内壁表面和(b)施加涂层表面中的至少一种，将该进料物流引入该受控冷冻区域部分之内，在该受控冷冻区域部分中由该进料物流形成固体，用该处理手段防止该固体对该内壁表面的粘附和使该粘附不稳定中的至少一种，以及在来自该蒸馏塔的进料物流中制备烃。
[0019]将在进料物流中的污染物与在该进料物流中的烃分离的蒸馏塔，其可包含汽提器部分，构造和设置该汽提器部分以将包含污染物和烃类的进料物流分离成包含该污染物的污染物富集底部液体物流、以及包含该烃类的冷冻区域蒸气物流，而没有形成固体;以及受控冷冻区域，该受控冷冻区域包含:构造以及设置以形成该固体的喷射组合体;在该蒸馏塔内部的内壁表面，其具有基本上光滑表面以及涂层表面至少之一，其中该涂层表面在蒸馏塔之内以及是内壁表面的最外层表面。
[0020]上述已经广泛地概述本说明书的要点以致随后详细说明可以被更透彻理解。本申请也公开附加特征。
【附图说明】
[0021]该说明书的这些及其它特征、状况和优势由下面的说明、附加权利要求书以及如下简要说明的附图会变得明白。
[0022]附图1是在具有单一容器之内区域的塔设备示意图。
[0023]附图2是具有多容器之内区域的塔设备示意图。
[0024]附图3是具有单一容器之内区域的塔设备示意图。
[0025]附图4是具有多容器之内区域的塔设备示意图。
[0026]附图5是经处理手段作用的蒸馏塔受控冷冻区域部分横截面示意图。
[0027]附图6是经处理手段作用的蒸馏塔受控冷冻区域部分横截面示意图。
[0028]附图7是经处理手段作用以及具有封闭部件的蒸馏塔受控冷冻区域部分横截面示意图。
[0029]附图8是经处理手段作用以及具有封闭部件的蒸馏塔受控冷冻区域部分横截面示意图。
[0030]附图9是在本说明书范围内的方法流程图。
[0031]应当指出该附图只是实施例而不是由此要对本说明书范围限制。此外该附图通常不是按比例描绘、而是为了方便以及清楚图解本说明书各方面而制图。
[0032]发明详述
[0033]为了促进对说明书原则的理解，参考在图中图解的特征以及具体语言会用于该特征描述。尽管如此应理解并非由此要限制本说明书范围。如本申请公开那样，任何变化以及进一步地改变、以及本说明书原则任何进一步地应用也是被预期的，如本领域技术人员通常关于本说明书所想到的那些。为了清楚起见，一些与本说明书无关的特征可以不必显示在附图中，这对有关领域技术人员是显而易见的。
[0034]如在本申请中提及的，该术语"物流"、"气体物流"、"蒸气物流"以及"液体物流"指当进料物流的不同阶段，因为在于在蒸馏塔中加工进料物流，该蒸馏塔将甲烷，天然气中的主要烃与污染物分离。尽管该短语"气体物流"、"蒸气物流"以及"液体物流"指该物流中分别主要存在气体、蒸气和液体的情形，但仍可能有其它相同时存在该物流之内。例如，气体可能同时存在于〃液体物流〃中。在有些情况下，该术语〃气体物流〃以及〃蒸气物流〃可互换使用。
[0035]本说明书涉及用于在蒸馏塔中分离进料物流的系统以及方法。该系统以及方法通过(a)除去在受控冷冻区域部分之内的部分表面以及(b)在受控冷冻区域部分之内的表面施加涂层表面中至少之一，帮助在该蒸馏塔受控冷冻区域部分使固体不粘附和/或使该粘附不稳定。本说明书附图1-9显示该系统以及方法的各个方面。
[0036]该系统以及方法可以分离含有甲烷以及污染物的进料物流。该系统可以包含蒸馏塔104，204(附图1-4)。该蒸馏塔104，204可以将该甲烷与该污染物分离。
[0037]该蒸馏塔104，204可以分成三个功能区域:下部区域106，中部受控冷冻区域部