制备供存储的烃流的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年5月4日提交且名称为“processingandstoringafeedstreamatatmosphericpressure(在大气压力下处理和存储供入液流)”的美国临时申请no.62/156664的优先权。该申请通过引用而整体地结合在本文中。

背景

液化烃气体可有利于运送和存储烃及有关材料。大体上，过程大大减小气体的体积。产生的液体非常适合通过管道和有关基础设施长距离运输。关于管道运送，在周围温度和高压下运送烃液体可为最经济的，因为在不需要隔离整个长度的管道的情况下解决管的壁厚的要求是更简单的。关于存储，对于烃液体可能较好的是处于或几乎处于大气压力下以经济地解决隔离和壁厚要求。

概要

本公开的主题大体涉及烃处理。实施例可形成流体回路，该流体回路结合了用以制备供存储的进入液体乙烷流的构件。这些构件可包括蒸馏单元，它体现为用以将进入液体乙烷流分离成供存储的液体的多个容器。流体回路还可包括在容器下游的位置中的脱甲烷塔柱。

一些实施例将容器构造成容许脱甲烷塔柱的位置在流体回路的后端或“尾”端中。容器可减少由脱甲烷塔柱处理的闪蒸气体的量。进而，压缩要求较低，以便保持闪蒸气体和汽化气体的压力，实施例将闪蒸气体和汽化气体结合在一起以用于在脱甲烷塔柱处进行处理。该汽化气体可源自最终液体乙烷产物储备。这样，实施例的马力要求与可利用例如流体回路的“前”端处的一个或多个脱甲烷塔柱的其它过程相比将是毫不逊色的。

一些实施例可构造成处理丙烷流。该流也可经过管道到处理系统的实施例附近的处理设施。对于丙烷，温度可更暖，因而降低制冷要求，而且很可能一起消除制冷回路。在一个实现方案中，构件可使用脱乙烷塔代替脱甲烷塔柱。较轻的烃将是甲烷。丙烷可在周围温度和208psig的压力下存储。

实施例还可构造成从进入乙烷流回收其它烃。这些其它烃尤其可用作在各种石化产品应用中使用的燃料气体和/或原料。这样，实施例可避免来自原料流的产物的不必要损耗，从而有效地提高价值和/或优化液化过程的收益性。

实施例可适用于许多不同类型的处理设施。可在岸上和/离岸处找到这些设施。在一个应用中，实施例可结合到驻留在陆地(典型地在岸上(或附近))的处理设施中，和/或作为其一部分。这些处理设施可处理来自岸上和离岸处发现的生产设施的给料。离岸生产有利于使用管道将从气田和/或载有气体的富油田(通常来自深海井)提取的给料运送到处理设施。对于液化过程，处理设施可使用恰当地构造而成的制冷装备或“链”将给料转变成液体。在其它应用中，实施例可结合到船上(或例如漂浮容器)的生产设施中。

附图的简要描述

现在对附图简要地参照，其中：

图1描绘处理系统的示例性实施例的示意图，处理系统具有可用于制备供存储的进入烃给料的流体回路；

图2描绘用于在图1的处理系统中使用的流体回路的示例；

图3描绘用于在图2的流体回路中使用的混合单元的示例；

图4描绘用以制备供存储的进入烃给料的过程的示例性实施例的流程图；

图5描绘图4的过程的示例的流程图；以及

图6描绘图4和图5的过程的示例的流程图。

在适用的情况下，参考符号贯穿若干视图指明相同或对应的构件和单元，视图不是按比例的，除非另有规定。本文公开的实施例可包括在若干视图的一个或多个视图中或在若干视图的组合中出现的元件。此外，方法仅仅是示例性的，而且可通过例如对单独的阶段进行重新排序、添加、删除和/或更改来修改方法。

详细描述

以下论述构想了可用来处理供存储的液体烃的实施例。本文的实施例的特征在于以下改进：可减小整体大小，并且进而减少在乙烷和其它烃流的商业处理所需的总投资。每天处理超过120000桶液体乙烷量的大型操作尤其可受益，因为实施例可使用大大小于类似构件的构件，即使当这样类似的构件“分开”以更加易于加工和运输到安装地点或设施时。构想到其它实施例在公开的主题的范围之内。

图1示出用来处理烃流的处理系统100(也称为“系统100”)的示例性实施例的示意图。系统100可接收来自源104的给料102。给料102可包括成分主要是乙烷的液体，但系统100也可用于其它成分。在一个实现方案中，进入给料102可包括乙烷液体，其中甲烷的第一浓度为大约3%以下。系统100可具有流体回路106，以处理进入给料102而形成一个或多个产物(例如，第一产物108和第二产物110)。产物108、110可离开系统100到存储设施112、管道114和/或其它附属处理装备。在操作中，流体回路106构造成使得第一产物108符合存储在例如存储设施112处的规格。这些规格可要求甲烷的第二浓度低于进入给料102的第一浓度。在一个示例中，第一产物108中甲烷的第二浓度可为大约1%以下。

流体回路106可使流体(例如，气体和液体)流通。为了清楚，关于本文的实施例的操作将这些流体标识为和论述为过程流116。在高水平处，实施例可包括预冷却单元118、蒸馏单元120、混合单元122和脱甲烷塔单元124。在一个实现方案中，流体回路106可接收可源自存储设施112的回流126，但本公开不仅仅局限于那种构造。流体回路106还可构造成单独地联接分离器单元120和脱甲烷塔单元124，如标号128所列的假想线显示的那样。该构造使来自单元120、124中的各个的出口产物混合在一起而形成第一产物108。还如图1中显示的那样，流体回路106可与某个附属装备联接，即，与流体回路106联接的制冷单元130。制冷单元130的示例可使制冷剂132流通到冷却器和/或调节单元118、120、122、124中的一个或多个处的过程流116的温度的类似装置。

宽泛地讲，使用蒸馏单元120容许脱甲烷塔单元124位于流体回路106的端部处。该位置降低脱甲烷塔单元124在系统100的操作期间处理的进入给料102的量。一些实施例仅仅需要脱甲烷塔单元124处理大约20%的进入给料102，其中蒸馏单元120(和或流体回路106中的其它单元)构造成处理大约80%的进入给料102。在这样的实施例中，脱甲烷塔单元124主要接收和处理由其它单元118、120、122中的一个或多个产生的“闪蒸”气体(还有“蒸气”)。该特征可用来降低系统100的成本，因为当在系统100的“尾”端处时，脱甲烷塔单元124的大小比在流体回路106中的更上游的其它位置小得多。在一个实现方案中，脱甲烷塔单元124具有九(9)英尺以下的直径。

图2示出用以实现处理系统100来达到第一产物108中甲烷的第二浓度的构件的示例。制冷单元130可构造成使制冷剂132分散为第一制冷剂134和第二制冷剂136。制冷剂134、136可有利于设置在流体回路106各处的冷却器处的热传递。进而，冷却器可构造成分阶段实现冷却(也称为“冷却阶段”)，以降低过程流116的温度。制冷剂134、136的成分可分别包括丙烯和乙烯；但是，其它成分也可作为影响冷却器中的热传递的可行解决方案。在预冷却单元118中，第一制冷剂134可流通越过一个或多个冷却器(例如，第一冷却器138、第二冷却器140和第三冷却器142)。第二制冷剂136可调整分离单元120和脱甲烷塔单元124中的各个处的冷却器处的温度。对于本实现方案，单元120、124可构造成包括一个或多个冷却器(例如，第四冷却器144、第五冷却器146和第六冷却器148、第七冷却器150)。

在蒸馏单元120处，流体回路106可包括分离器152以形成蒸气产物、液体产物和混合相产物。分离器152可大体构造成多个容器(例如，第一容器154、第二容器156和第三容器158)。流体回路106还可包括第四容器160，第四容器160在脱甲烷塔单元124处与脱甲烷塔柱162联接。对于操作，构件160、162可受益于使用一个或多个外围构件(例如，第一外围构件164和第二外围构件166)。这些外围构件164、166的示例可包括泵、锅炉、加热器和可有利于容器160和/或脱甲烷塔162的操作的类似装置。在一个实现方案中，第二外围构件166可包含锅炉，锅炉与第四容器160和制冷单元130两者联接以调节第一制冷剂134的温度。

流体回路106可联接容器156、158与闪蒸罐168或类似容器。闪蒸罐168可与存储设施112联接，以提供供存储的第一产物108。流体回路106还可包括一个或多个节流装置(例如，第一节流装置170、第二节流装置172和第三节流装置174)。节流170、172、174的示例可包括阀(例如，焦尔-汤普森阀)和/或类似地适合对流体流的流量节流的装置。这些装置可如在流体参数(例如，温度、压力等)中达到某些改变所需的那样置于流体回路106中的构件之间。如下面提到的那样，装置可提供膨胀阶段和冷却阶段，以在适用的情况下降低过程流116的压力和/或温度。

图3示出用于在图1和图2的处理系统100中使用的混合单元200的示例。该示例可与存储设施112、分离单元120和脱甲烷塔单元162联接。在一个实现方案中，混合单元200可包括与压缩系统204联接的换热器202。换热器202的示例可包括不同设计的交叉流装置(例如，螺旋流、相反流、分布流等)，但可有效地传递热能的其它装置和设计也可为合乎需要的。压缩系统204可具有一个或多个压缩机(例如，第一压缩机206和第二压缩机208)和一个或多个冷却器(例如，第一冷却器210和第二冷却器212)。

回头参照图2，流体回路106可引导过程流116通过各种构件，以产生产物108、110。预冷却单元118可使进入给料102从第一温度过冷到低于第一温度的第二温度。进入给料102可在系统100和/或周围设施处存在的周围温度下进入装置(在176处)。冷却器138、140、142可使进入给料102的温度有效地降低至少大约120°f，其中一个示例构造成调节过程流116，以使其在大约-40°f下离开冷却阶段(在178处)。第四冷却器144可提供冷却阶段，以进一步降低液化乙烷流的温度。该冷却阶段可使液化乙烷流的温度降低至少大约10°f，其中第四冷却器144的一个示例构造成使得液化乙烷流在大约-50°f下离开该冷却阶段(在180处)。

流体回路106可将液化乙烷流引导到第一节流装置170。在一个实现方案中，该装置可构造成使液化乙烷流116的压力从第一压力降低到低于第一压力的第二压力。第一压力可对应于进入给料102的超临界压力。对于液体乙烷，该超临界压力可为大约800psig以上。膨胀阶段可使压力降低至少大约700psig。在一个示例中，第一膨胀单元170构造成使得液化乙烷流在大约100psig下离开该膨胀阶段(在182处)。越过第一节流单元170的膨胀还可提供冷却阶段，以使过程流108的温度进一步降低到例如大约-58°f。

流体回路106可处理处于降低的压力和降低的温度的液化乙烷流以获得第一产物108。在使用中，第一产物108将符合供存储的甲烷浓度和其它规格。这些过程的示例可在容器154、156、158中的各个处形成顶部产物和底部产物。顶部产物可为蒸气形式。底部产物可为液体形式和/或混合相形式(例如，液体和蒸气的组合)，这通常取决于产生的流体的温度和/或压力。在一个实现方案中，流体回路106可构造成将混合相底部产物从第一容器154引导到第二容器156。第二节流单元172可提供膨胀阶段(和冷却阶段)，以降低压力和温度，并且在容器154、156之间产生混合相产物。例如，混合相产物可在大约8psig和大约-120°f下离开膨胀/冷却阶段(在184处)，然后进入到第二容器156中。

流体回路106可构造成在第五冷却器146上游结合来自容器154、156的蒸气顶部产物。在使用中，第五冷却器146可提供冷却阶段，使得结合的混合相产物在大约-138°f下离开冷却阶段(在186处)，然后进入到第三容器156中。流体回路106还可结合来自容器156、158的呈液体形式和/或混合相形式的底部产物，作为过程流116。第六冷却器148可提供冷却阶段，使得结合的混合相底部产物在大约-132°f和大约2psig下离开冷却阶段(在188处)。

流体回路106可在降低的温度和压力下将结合的液体底部产物引导到闪蒸罐168。闪蒸罐168可形成液体产物和蒸气产物。流体回路106可将液体产物引导到存储设施112，或根据需要引导到别处。

如图3中最佳地显示的那样，流体回路106可引导来自闪蒸罐168的蒸气产物通过换热器202。在换热器202的下游，流体回路106可使来自闪蒸罐168的蒸气产物与进入回流126(通常是在存储设施112处形成的汽化蒸气)结合。压缩机206、208和冷却器210、212可在换热器202上游调节结合的蒸气流的温度和压力。经调节的蒸气经由换热器202流到脱甲烷塔柱162上。

回头参照图2，脱甲烷塔柱162处的过程可形成顶部产物和底部产物，典型地分别为蒸气相和液体(或混合)相。在一个实现方案中，底部产物离开脱甲烷塔柱162到第三节流装置174。第三节流装置174可提供膨胀阶段以降低第二容器156和脱甲烷塔柱162之间的该底部产物的压力(和温度)。例如，底部产物可在大约470psig和大约57°f下进入膨胀阶段(在190处)，并且在大约8psig和大约-114°f下离开膨胀阶段(在194处)，然后进入到第二容器156中。

流体回路106可构造成从脱甲烷塔柱162回收顶部产物。第七冷却器150可操作为用于脱甲烷塔柱162的塔顶冷凝器。该塔顶冷凝器可提供冷却阶段，使得顶部产物在大约x°f下离开冷却阶段(在196处)。经冷却的顶部产物进入第四容器160，在这里作为回流罐操作。进而，第四容器160可形成顶部产物和底部产物。泵164可将液体底部产物从第四容器160泵送回到脱甲烷塔柱162。顶部产物可主要是甲烷蒸气，其经由换热器202(图3)作为第二产物110离开系统100。

图4、5和6描绘了用以制备供存储的进入液体乙烷(和大体上给料102)的过程300的示例性实施例的流程图。在图4中，过程300可包括，在阶段302处，在多个容器处蒸馏进入给料以形成蒸气和供存储的液体。过程300还可包括，在阶段304处，将蒸气引导到脱甲烷塔柱，以及在阶段306处，使液体从脱甲烷塔流通回到该多个容器。如图5中显示的那样，过程300还可包括，在阶段308处，在多个容器上游冷却进入给料，以及在阶段310处，在多个容器上游对进入给料流节流。

还参照图6，过程300中的阶段302可根据需要结合各种阶段以蒸馏进入给料。在一个实现方案中，这些阶段可包括，在阶段312处，从第一容器中的进入给料形成第一顶部产物和第一底部产物。阶段还可包括，在阶段314处，将第一底部产物和液体从脱甲烷塔柱引导到第二容器，以及在阶段316处，在第二容器中将第一底部产物分成第二顶部产物和第二底部产物。阶段可进一步包括，在阶段318处，在第三容器上游混合第一顶部产物和第二顶部产物，在阶段320处，在第三容器上游冷却第一顶部产物和第二顶部产物，以及在阶段322处，在第三容器中从第一顶部产物和第二顶部产物形成第三底部产物。

如本文使用，以单数叙述且以词语“一个”或“一种”开头的元件或和功能应当理解为不排除多于一个所述元件或功能，除非明确叙述了这种排除。此外，对“一个实施例”的引用不应解释为排除存在也结合了所叙述的特征的额外的实施例。

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