用于启动蒸馏塔的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了蒸馏塔的洁净甲烷启动方法。该方法包括保持蒸馏塔中的精馏器段和下部段，将物流供给到该下部段，当该下部段的上部区中的作为蒸气离开的污染物的污染物浓度处于预定浓度之外时，将甲烷直接供给到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个，和当离开该下部段的上部区的污染物浓度处于该预定浓度内时，将该蒸气从该下部段引入该精馏器段。
【专利说明】用于启动蒸馏塔的方法和系统
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求2014年4月22日提交的，标题为METHOD AND SYSTEM FOR STARTING UPA DISTILLAT1N TOWER的美国专利申请号61/982689的优先权权益，其整个内容在此引入作为参考。
技术领域
[0003]本发明总体涉及蒸馏塔中的流体分离领域。更具体地，本发明涉及蒸馏塔的启动。
【背景技术】
[0004]这个部分目的是介绍本领域的不同方面，其会与本发明相关。这个讨论目的是提供框架来促进更好地理解本发明的具体方面。因此，应当理解这个部分应当在这方面阅读，并且不必需现有技术认可。
[0005]从储层来生产天然气烃例如甲烷和乙烷经常与之伴随着生产了非烃气体。这样的气体包括污染物，例如下面的至少一种:二氧化碳(“C02”)，硫化氢(“H2S”)，羰基硫，二硫化碳和不同的硫醇。当由储层生产的进料物流包括与烃混合的污染物时，该物流经常称作“酸气，，O
[0006]许多天然气储层具有相当低的百分比的烃和相当高的百分比的污染物。污染物可以充当稀释剂并降低了烃的焓。此外，在水存在下，一些污染物会变得具有相当腐蚀性。
[0007]令人期望的是从含烃的物流中除去污染物，来生产芳香的和浓缩的烃。用于管线品质天然气的规格典型地要求最大2-4%的C02和l/4grainH2S/100scf (4ppmv)或者5mg/Nm3的1123。用于低温加工例如天然气液化设备或者氮气排除单元的规格典型地要求小于50ppm的 C02o
[0008]污染物与烃的分离是困难的和因此已经投入了大量的工作来开发烃/污染物分离方法。这些方法可以分为三种基本种类:溶剂吸收(物理，化学和杂合)，固体吸附，和蒸馏。
[0009]通过蒸馏分离一些混合物会是相对简单的，和同样广泛用于天然气工业。但是，天然气烃(主要是甲烷)和天然气中最常见的污染物之一二氧化碳的混合物的蒸馏会具有大的困难。常规蒸馏原理和常规蒸馏装置是基于在整个蒸馏塔中仅仅存在着蒸气和液体相。如果期望管线或者更好品质的烃产物，则通过蒸馏从甲烷中分离CO2包括这样的温度和压力条件，其导致了CO2的凝固。所需温度是冷温度，典型的称作低温。
[0010]某些低温蒸馏会克服上述困难。这些低温蒸馏提供了适当的机理来处置形成固体的污染物与烃分离过程中固体的形成和随后的熔融。在具体的温度和压力条件，与烃和污染物的蒸气-液体混合物平衡的固体污染物的形成是在受控的冷冻区段中进行的。汽提器段还可以帮助从烃中分离污染物，但是汽提器段是在不形成固体的温度和压力下运行的。
[0011]当在蒸馏塔中使用低温蒸馏时，如果适当的温度和/或组成分布曲线(profile)不能在蒸馏塔启动结束时实现，则会出现缺点。适当的温度和组成分布曲线可以根据蒸馏塔的段而变化。缺点可以包括在蒸馏塔内，但是在受控的冷冻区段外形成固体。缺点还可以包括固体在受控的冷冻区段内的聚集。这两种缺点的任何一个会干扰受控的冷冻区段的正确运行和/或甲烧与污染物的有效分离。
[0012]存在着对于改进的技术的需要，其用于启动蒸馏塔，在蒸馏塔启动结束时(S卩，通过正常的运行)，来实现蒸馏塔中适当的温度和/或组成分布曲线。
【发明内容】
[0013]发明概述
[0014]本发明尤其提供一种用于启动蒸馏塔的系统和方法。
[0015]—种启动蒸馏塔的方法可以包括:将精馏器段保持在蒸馏塔中；将下部段保持在蒸馏塔中，配置该下部段以由进入该蒸馏塔的物流内的污染物形成固体;将该物流供给到该下部段;当该下部段的上部区中的作为蒸气离开的污染物的污染物浓度处于预定浓度之外时，将甲烷直接供给到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个；当离开该下部段的上部区的污染物浓度处于该预定浓度内时，将该蒸气从该下部段引入该精馏器段。
[0016]—种启动蒸馏塔的方法可以包括:将精馏器段保持在蒸馏塔中；将下部段保持在蒸馏塔中，配置该下部段以由进入该蒸馏塔的物流内的污染物形成固体;将该物流供给到该下部段;当该下部段的上部区中的作为蒸气离开的污染物的污染物浓度处于预定浓度之外时，将甲烷直接供给到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个；当离开该下部段的上部区的污染物浓度处于该预定浓度内时，将该蒸气从该下部段引入该精馏器段，和由该蒸馏塔生产烃。
[0017]用于启动的蒸馏塔可以包含精馏器段、下部段，配置该下部段以由物流中的污染物形成固体;和保持甲烷的存储单元，其流体连通到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个上，其中当离开该下部段的上部区的蒸气的污染物浓度处于预定浓度内时，该下部段将作为蒸气离开的污染物从下部段的上部区引入精馏器段，和其中当离开该下部段的该上部区的污染物浓度处于预定浓度之外时，该下部段不将该蒸气从该下部段引入该精馏器段。
[0018]前述宽泛地概括了本发明的特征，以使得随后的详细说明可以更好地被理解。此处还将描述另外的特征。
【附图说明】
[0019]本发明的这些和其他特征、方面和优点将从下面的说明书、附加的权利要求和附图而变得显而易见，其在下面简述。
[0020]图1是蒸馏塔的示意图。
[0021]图2是蒸馏塔的示意图。
[0022]图3是启动过程中蒸馏塔的示意图。
[0023]图4是处于本发明内的方法的流程图。
[0024]应当注意的是附图仅仅是示例的，由此它们的目的并非限制本发明的范围。此外，附图通常不是按照比例绘制的，而是绘图来用于方便和清楚地说明本发明的不同方面。
【具体实施方式】
[0025]为了便于理解本发明的原理，现在提及附图所示的特征，并且使用具体的语言描述它们。不过将要理解并非由此打算限制本发明的范围。任何变化和进一步的改变，和此处所述的本发明原理的任何进一步的应用是可预期的，如本发明所属领域技术人员通常能够想到的。对相关领域的技术人员来说很显然为了清楚起见，与本发明不相关的一些特征可以不显示在附图中。
[0026]作为本申请中所提及的，术语“物流”，“气体物流”，“蒸气物流”和“液体物流”指的是当进料物流在蒸馏塔(其将天然气中的主要烃-甲烷与污染物分离)中加工时，进料物流的不同阶段。虽然措词“气体物流”、“蒸气物流”和“液体物流”分别指的是主要存在于该物流中的气体、蒸气和液体的情形，但是该物流中也可以存在其他相。例如气体也可以存在于“液体物流”中。在一些情况中，术语“气体物流”和“蒸气物流”可以互换使用。作为本申请中所提及的，术语“物流”可以互换地称作“进料物流”。
[0027]本发明涉及一种用于启动蒸馏塔的系统和方法。该系统和方法帮助在蒸馏塔启动过程中将该蒸馏塔的下部段最佳地连接到该蒸馏塔的上部段，以使得该蒸馏塔在启动结束时，实现了对于蒸馏塔的下部段和上部段中的物流来说适当的温度和/或组成分布曲线。该系统和方法帮助最佳地连接下部段和上部段，而不允许固体迀移到蒸馏塔的中间控制的冷冻区段外面和/或没有固体在中间控制的冷冻区段内不适当的聚集。本发明的图1-4显示了该系统和方法的不同方面。
[0028]该系统包含蒸馏塔204(图1-3)。蒸馏塔204可以将进料物流10中的污染物与进料物流10中的甲烷分离。
[0029]蒸馏塔204可以包含上部段254和下部段264。上部段254可以包含精馏器段110。下部段264可以包含中间控制的冷冻区段108和汽提器段106。中间控制的冷冻区段108可以构成下部段264的上部区。汽提器段106可以构成下部段264的下部区106(图3)。下部段264可以配置来由进入蒸馏塔204的物流中的污染物来形成固体。
[0030]蒸馏塔204可以被称作分离塔构造，因为它包含上部段254和下部段264。分离塔构造在这样的情况中会是有益的，其中例如需要考虑该蒸馏塔的高度、移动考虑和/或运输问题(例如用于遥远的位置)。该分离塔构造允许在蒸馏塔启动过程中或者在蒸馏塔正常运行过程中，上部段254独立于下部段264运行。蒸馏塔的正常运行是在蒸馏塔启动后进行的。[0031 ]构建和排列汽提器段106来将进料物流10分离成富含污染物底部液体物流(S卩，液体物流)和冷冻区蒸气物流(即，蒸气物流)。汽提器段106是在不形成固体的温度和压力下分离进料物流的。该液体物流可以包含比甲烷量更大的污染物。该蒸气物流可以包含比污染物量更大的甲烷。在任何情况中，该蒸气物流轻于液体物流。结果，蒸气物流在汽提器段106内上升(S卩，朝着汽提器段106顶部上升)和液体物流在汽提器段106内下降(S卩，朝着汽提器段106底部下降)。汽提器段106的顶部是汽提器段106最接近于中间控制的冷冻区段108的部分。
[0032]汽提器段106可以包括和/或连接到分离进料物流的装置。该装置可以包含任何合适的用于将甲烷和污染物分离的装置，例如一种或多种填料段181，或者一种或多种蒸馏托盘(具有穿孔下导管和堰)，和/或一种或多种烟囱组件135(图1-3)。该装置可以包含这样的部件，其施加热到该物流来形成蒸气物流和液体物流。例如该装置可以包含第一再沸器112和第二再沸器172(它们施加热到该物流)中的至少一个。第一再沸器112和第二再沸器172的每一个可以位于蒸馏塔204之外。第一再沸器112可以包含多个第一再沸器。第二再沸器172可以包含多个第二再沸器。
[0033]第一再沸器112可以施加热到通过汽提器段106的液体出口 160离开汽提器段106的液体物流上。该液体物流可以从液体出口 160穿过管线28前行到达第一再沸器112(图1-3)。可以增加通过第一再沸器112施加到液体物流上的热量，来将更多的甲烷与污染物分离。通过再沸器112施加到该物流上的热越多，从液体污染物中分离的甲烷越多，虽然更多的污染物也会汽化。
[0034]第一再沸器112可以施加热到蒸馏塔204内的物流上。具体地，通过第一再沸器112所施加的热升高了汽提器段106的温度。这种热在汽提器段106内向上传送，并且供给热来升温进入中间控制的冷冻区段108的熔体托盘组件139的固体(图1-3)，以使得该固体形成液体和/或浆料混合物。
[0035]第二再沸器172将热施加到汽提器段106内的物流上。这种热相比于第一再沸器112所施加的热来说是更靠近中间控制的冷冻区段108施加的。结果，通过第二再沸器172所施加的热比通过第一再沸器112施加的热更快地到达了中间控制的冷冻区段108。该第二再沸器172还有助于能量整合。管线17可以从蒸馏塔导向第二再沸器172。管线117可以从第二再沸器172导向蒸馏塔。
[0036]当下落到汽提器段106底部时，该液体物流会遇到一种或多种烟囱组件135。
[0037]每个烟囱组件135可以包括烟囱托盘131。下落到汽提器段106底部的液体物流会遇到烟囱组件135。该液体物流可以收集在烟囱托盘131上。收集在烟囱托盘131上的液体物流可以供给到第二再沸器172。在该液体物流在第二再沸器172中加热后，该物流可以返回到中间控制的冷冻区段108来将热供给到中间控制的冷冻区段108和/或中间控制的冷冻区段108中的熔体托盘组件139上。离开第二再沸器172的未汽化的物流可以在烟囱托盘131下方供给回到蒸馏塔204。当蒸气物流进入蒸馏塔204时，离开第二再沸器172的蒸气物流可以在烟囱托盘131下方或者上方输送。
[0038]烟囱托盘131可以包括一种或多种烟囱137。每个烟囱137充当了蒸气物流在汽提器段106中穿过的通道。该蒸气物流行进穿过烟囱137底部的烟囱托盘131的开口，到达烟囱137的顶部。烟囱托盘131的开口与它到中间控制的冷冻区段108的底部相比更接近于汽提器段106的底部。烟囱托盘131的顶部与它到汽提器段106的底部相比更接近于中间控制的冷冻区段108的底部。
[0039]每个烟囱137已经将它连接到烟囱帽133上。烟囱帽133覆盖了烟囱137的烟囱顶部开口 138。烟囱帽133防止了液体物流进入烟囱137。蒸气物流经由烟囱顶部开口 138离开烟囱组件135。
[0040]在下落到汽提器段106的底部后，该液体物流通过液体出口160离开蒸馏塔204。液体出口 160处于汽提器段106内(图1-3)。液体出口 160可以位于汽提器段106的底部。
[0041]在通过液体出口160离开后，该进料物流可以经由管线28行进到第一再沸器112。该进料物流可以通过第一再沸器112加热，并且蒸气然后可以通过管线30再次进入该下部段106。没有通过第一再沸器112汽化的进料物流(S卩，未汽化的液体)可以经由管线24连续离开该蒸馏加工。未汽化的液体不能再次进入蒸馏塔204。
[0042]构建和排列中间控制的冷冻区段108，来将引入中间控制的冷冻区段中的物流分离成固体和蒸气物流。中间控制的冷冻区段108形成了固体。该固体可以包含比甲烷多的污染物。该蒸气物流(即，富含甲烷的蒸气物流)可以包含比污染物多的甲烷。中间控制的冷冻区段108可以接收从汽提器段106上升的蒸气物流。
[0043 ]中间控制的冷冻区段108可以包含熔体托盘组件139。可以构建和排列该熔体托盘组件139来熔融在中间控制的冷冻区段108中形成的固体。当蒸气物流从汽提器段106上升到中间控制的冷冻区段108时，该蒸气物流立即遇到熔体托盘组件139和供热来熔融该固体。熔体托盘组件139可以包含下面的至少一种:熔体托盘118，鼓泡帽132，液体130和加热机构134。
[0044]熔体托盘118可以收集液体130，其帮助熔融在中间控制的冷冻区段108中形成的固体。该熔体托盘118将至少一部分的中间控制的冷冻区段108与汽提器段106分开。熔体托盘118处于中间控制的冷冻区段108的底部45 (图1-3)。
[0045]鼓泡帽132可以充当蒸气物流从汽提器段106上升到中间控制的冷冻区段108的通道。鼓泡帽132可以提供用于蒸气物流的通道，其驱使蒸气物流沿着提升管140向上，然后下降和在提升管140周围到熔体托盘118。提升管140被帽141覆盖。帽141防止了液体130行进到提升管中，并且它还帮助防止固体行进到提升管140中。该蒸气物流行进穿过鼓泡帽132，这允许蒸气物流传热到熔体托盘组件139内的液体130。
[0046]加热机构134可以加热熔体托盘组件139内的液体130，来促进固体熔融成液体和/或浆料混合物。加热机构134可以位于熔体托盘组件139内任何地方。例如，如图1-3所示，加热机构134可以位于鼓泡帽132周围。加热机构134可以是任何合适的机构，例如加热盘管。加热机构134的热源可以是任何合适的热源。
[0047]熔体托盘组件中的液体130是通过从汽提器段106上升的蒸气物流来加热的。液体130还可以通过加热机构134加热。通过蒸气物流和/或加热机构传递的热加热了该液体，由此使得热能够熔融该固体。
[0048]中间控制的冷冻区段108可以包含喷雾组件129 (图1-3)。喷雾组件129冷却了从该中间控制的冷冻区段108的下部的中间控制的冷冻区段312(图3)上升的蒸气物流。该下部的中间控制的冷冻区段312处于中间控制的冷冻区段108的上部的中间控制的冷冻区段313(图3)的下方。喷雾组件129将温度低于蒸气物流的液体喷射到该蒸气物流上来冷却该蒸气物流。一部分的喷雾组件129可以处于上部的中间控制的冷冻区段313内。喷雾组件129不处于下部的中间控制的冷冻区段312内。喷雾组件129高于熔体托盘组件139。熔体托盘组件139低于喷雾组件129。中间控制的冷冻区段108中的温度在蒸气物流从下部的中间控制的冷冻区段312行进到上部的中间控制的冷冻区段313时下降。
[0049]喷雾组件129可以包括喷雾喷嘴120(图1-3)。喷雾喷嘴120将液体喷射到上升的蒸气物流上。喷雾组件129可以包括喷雾机构。该喷雾机构可以包括喷雾栗128(图1-3)来栗送该液体或者重力，来引起液体中的流动。喷雾栗128可以处于蒸馏塔204之外。
[0050]通过喷雾组件129所喷射的液体与在中间控制的冷冻区段108中上升的蒸气物流在形成固体的温度和压力下进行接触。当喷射的液体接触蒸气物流时，形成了固体，其主要包含污染物。所形成的固体向着熔体托盘组件139下落，来与液体130相互作用。[0051 ]当处于液体130中时，该固体形成了液体和/或浆料混合物。该液体和/或浆料混合物从中间控制的冷冻区段108流到汽提器段106。该液体和/或浆料混合物经由管线22从下部的中间控制的冷冻区段312流到汽提器段106顶部(图1-3)。管线22可以是外部管线。管线22可以从蒸馏塔204延伸。管线22可以从中间控制的冷冻区段108延伸。该管线可以延伸到汽提器段106。管线22可以从蒸馏塔204的外表面延伸。
[0052]精馏器段110在不形成固体的温度和压力以及污染物浓度下运行。构建和排列精馏器段110来冷却引入到该精馏器段110的蒸气物流。该物流的冷却将蒸气物流中的任何污染物与蒸气物流中的甲烷分离。精馏器段110中的回流冷却了该蒸气物流。该回流经由管线18引入精馏器段110(图1-3)。管线18可以延伸到该精馏器段110。管线18可以从蒸馏塔204的外表面延伸。
[0053]在接触精馏器段110中的回流之后，该进料物流形成了蒸气物流和液体物流。该蒸气物流包含多于污染物的甲烷。蒸气物流在精馏器段110中上升，并且液体物流下落到该精馏器段110的底部。
[0054]精馏器段110可以包括质量转移装置176(图1-3)。当该物流接触回流时，该质量转移装置可以促进甲烷与污染物的分离。该质量转移装置176帮助将甲烷与污染物分离。该质量转移装置176可以包含任何合适的分离装置，例如穿孔的托盘，或者无规或者结构化填料段176来促进蒸气和液体相的接触。
[0055]在上升到该精馏器段110的顶部后，蒸气物流可以经由精馏器段出口401(图1-3)穿过出口管线14(图1-3)离开蒸馏塔204的精馏器段110。管线14(8卩，精馏器段出口管线)可以来源于精馏器段110的上部。管线14可以从精馏器段110的外表面延伸。
[0056]从管线14，蒸气物流可以进入冷凝器122(图1-3)。冷凝器122冷却了该蒸气物流来形成冷却物流。冷凝器122至少部分地冷凝了该物流。
[0057]在离开冷凝器122之后，该冷却物流可以进入分离器124(图1-3)。分离器124将该冷却物流分离成液体物流和蒸气物流。该分离器可以是任何合适的分离器，其可以将物流分离成液体物流和蒸气物流，例如回流转鼓。
[0058]一旦分离，则该蒸气物流可以作为销售品离开分离器124。该销售品可以行进穿过管线16(图1-3)，用于随后销售到管线和/或冷凝成液化天然气。如果蒸气物流内的污染物低于某个量例如诸如小于物流的2%，则该蒸气物流仅仅作为销售品离开分离器124。
[0059]—旦分离，则该液体物流可以通过管线18作为回流物返回精馏器段110。该回流物可以经由任何合适的机构行进到该精馏器段110，例如回流栗150(图1和3)或者重力。
[0060]下落到该精馏器段110底部的液体物流(S卩，冷冻区液体物流)是在精馏器段110底部作为液体330收集的(图1-3)。液体330可以在精馏器段110的最底部区域收集。
[0061]在蒸馏塔204内的启动过程中，精馏器段110不连接到蒸馏塔204的下部段264。当
(I)熔体托盘组件139中的液体130的量大于或者等于预定熔体托盘量和(2)离开该下部段的该上部区264的蒸气物流中的污染物的量处于预定浓度时，精馏器段110连接到下部段264。一旦精馏器段110连接到下部段264，则该蒸馏塔204在常规运行下运行。换言之，在常规运行过程中，精馏器段110连接到下部段264。
[0062]在启动过程中，精馏器段110和下部段264保持，401(图4)，402(图4)。在启动过程中，物流10供给到蒸馏塔204，403的下部段264(图4)。中间控制的冷冻区段108也可以保持。
[0063]在启动过程中，当该下部段264的该上部区中的作为蒸气离开的蒸气物流中污染物的污染物浓度处于预定浓度之外时，404(图4)，将甲烷直接供给到该精馏器段110和精馏器段110的精馏器段出口管线14的至少一个上。当污染物浓度处于预定浓度之外时，直接供给甲烷以使得蒸馏塔204的部分(汽提器段106，中间控制的冷冻区段108和精馏器段110)具有适量的污染物，用于蒸馏塔204在正常运行过程中运行。
[0064]当将甲烷直接供给到该精馏器段110时，甲烷可以直接供给到该精馏器段110的精馏器段入口 402(图3)。精馏器段入口 402(图3)可以连接到管线316(图3)。管线316可以延伸到该精馏器段110，以使得甲烷经由管线316行进到该精馏器段入口402(图3)。
[0065]甲烷可以经由管线318直接供给到该精馏器段110的精馏器段出口管线14(图3)。管线318可以延伸到该精馏器段出口管线14，以使得甲烷经由管线318行进到该精馏器段出口管线14。在供给到该精馏器段出口管线14之后，甲烷可以进入冷凝器122，然后是分离器124，然后经由回流栗150供给到该精馏器段110。
[0066]一旦作为蒸气物流离开的污染物浓度处于预定浓度内，则甲烷不需要直接供给到该精馏器段110。下部段264的上部区中的作为蒸气离开的污染物是离开中间控制的冷冻区段108的顶部的蒸气。下部段264的上部区中的作为蒸气离开的污染物不是离开汽提器段106从汽提器段106进入中间控制的冷冻区段108的蒸气。将甲烷直接供给到该精馏器段110可以包含不连续地直接供给甲烷或者连续地供给甲烷。
[0067]该预定浓度是任何合适的范围。例如该预定浓度是物流内2-7%的污染物。更具体地，该预定浓度可以是物流内3-6%的污染物。如果污染物浓度处于预定浓度内，则该污染物浓度落入合适的范围内。如果污染物浓度处于预定浓度之外，则该污染物浓度落入合适的范围之外。例如如果该预定浓度是2-7%，则污染物浓度等于8%落入合适的范围之外，和污染物浓度4%落入合适的范围内。污染物浓度是离开该下部段264的该上部区的蒸气物流内的污染物的总百分比。该污染物包含二氧化碳。该预定浓度可以是处于一定范围内的任何百分比，其包括或者通过任何前述例子作为边界。
[0068]经由管线316直接供给到该精馏器段110和经由管线318到该精馏器段出口管线14的至少一个的甲烷可以来源于任何合适的来源。例如该甲烷可以来源于包纳机构317(图3)。该包纳机构317可以填充有甲烷。该甲烷可以处于蒸气形式。该包纳机构317可以是任何合适的机构。例如该包纳机构317可以包含存储单元和管线之一。
[0069]当将甲烷直接供给到该精馏器段110时，蒸气物流上升和离开精馏器段108到管线
14。不管甲烷是否从管线14直接供给到该精馏器段110和精馏器段出口管线14的至少一个，该蒸气物流进入冷凝器122和冷却。从冷凝器122，甲烷进入分离器124，在这里冷却的甲烷分离成蒸气物流和液体物流。该液体物流经由管线18再次进入精馏器段。在经由管线18再次进入精馏器段之后，该液体物流内的液体作为液体330下落到该精馏器段110的底部。该液体物流内的任何蒸气上升和经由管线14离开精馏器段108。
[0070]下落到该精馏器段110底部的液体物流作为液体330聚集。当熔体托盘组件139内的液体130的熔体托盘量低于(S卩，小于)预定熔体托盘量时，液体330从精馏器段110不连续地供给到该下部段264。不连续地供给喷雾包括将喷雾从精馏器段110不连续地引入到下部段264中的喷雾组件129。在蒸气从下部段264引入精馏器段110之前，进行喷雾的不连续地供给。当液体130的量大于或者等于(S卩，至少)预定熔体托盘量时，液体330从精馏器段110连续供给到该下部段264。喷雾的连续地供给包括将喷雾从精馏器段110连续地供给下部段264中的喷雾组件129。在蒸气从下部段264引入精馏器段110之前，可以进行喷雾的连续地供给。
[0071]预定熔体托盘量是这样的量，其足以提供足够的温热质量，来可靠地熔融进入熔体托盘组件139中的液体130中的全部固体。当该熔体托盘量的液体水平至少处于这个预定熔体托盘量时，中间控制的冷冻区段108将更可能通过形成固体和蒸气和熔融熔体托盘组件139中的固体来正确运行，以使得进料物流中的甲烷与进料物流中的污染物分离。
[0072]离开精馏器段110的液体物流可以供给到管线41，其连接到流动控制装置320和喷雾机构。该液体物流可以经由出口 260离开精馏器段110。配置流动控制装置320来打开和关闭。当流动控制装置320打开时，液体物流供给到该下部段264。当流动控制装置320打开时，一些液体物流会经由回流管线331供给到该精馏器段110(图3)。当流动控制装置320关闭时，液体物流不供给到该下部段264。当流动控制装置320关闭时，一些液体物流可以经由回流管线331供给到该精馏器段110。流动控制装置320可以包含任何合适的装置。例如流动控制装置320可以包含阀门。
[0073]管线41还可以连接到保持容器。该保持容器可以在它遇到喷雾机构之前包纳至少一些液体物流。当在精馏器段110底部存在着不足量的液体330来为喷雾机构供料时，会需要该包纳容器。
[0074]一旦液体物流经由管线41供给到该下部段264，则将该液体物流喷到在中间控制的冷冻区段108中上升的蒸气物流上，来帮助形成固体和蒸气物流。该固体下落到中间控制的冷冻区段108的底部，并且在熔体托盘组件139中熔融。进入液体中的熔融的固体增加了熔体托盘组件139中的液体130的量。液体130量的增加有助于液体130大于或者等于预定熔体托盘量。
[0075]当熔体托盘组件中的液体130的量低于预定熔体托盘量时，该液体物流不连续地供给到该下部段264;当熔体托盘组件中的液体130的量大于或者等于(S卩，至少)预定熔体托盘量时，该液体物流连续供给到该下部段264。该流动控制装置320是这样的机构，通过其来不连续地或者连续地供给液体物流。当液体130的量低于预定熔体托盘量(S卩，小于预定熔体托盘量)时，流动控制装置320连续地从打开到闭合，以使得液体物流不连续地供给到该下部段。换言之，当流动控制装置320打开时，该液体物流供给到该下部段264，和当流动控制装置320闭合时，该液体物流不供给到该下部段264。当液体130的量大于或者等于预定熔体托盘量时，流动控制装置320保持打开，以使得不阻止该液体物流供给到该下部段264(即，该液体物流连续供给到该下部段264)。多余的液体130经由管线22转移到下部段264的汽提器段106。
[0076]由喷射的液体物流形成的蒸气物流上升到中间控制的冷冻区段108的顶部，并且经由管线341离开该中间控制的冷冻区段108(图1-3)。管线341从下部段264的中间控制的冷冻区段108延伸到上部段254的精馏器段110。管线341包括流动控制装置342。配置流动控制装置342来当离开该下部段264的该上部区的蒸气物流中的污染物浓度处于预定浓度之外时，防止蒸气物流供给到上部段254。流动控制装置342可以是任何这样如此配置的合适装置。例如流动控制装置342可以包含阀门。如果流动控制装置342包含阀门，则当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度中时，该阀门是打开的。如果该流动控制装置342包含阀门，则当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度之外时，该阀门是关闭的。不管流动控制装置342包含什么，当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度时，流动控制装置342是打开的；当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度之外时，该流动控制装置是关闭的。
[0077]当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度之外时，管线341中的蒸气物流可以经由处置方法以任何合适的方式来处置。例如该处置方法可以是将蒸气物流送去闪燃。该蒸气物流可以通过供给穿过管线343到处置方法来处置。当离开该下部段264的该上部区的污染物浓度处于预定浓度时，则将来自于下部段264的蒸气供给到该精馏器段 110，405(图4)。
[0078]与熔体托盘组件139中的液体130的熔体托盘量大于或者等于预定熔体托盘量(即，不低于预定熔体托盘量)相比，污染物浓度处于预定浓度内会花费更长的时间。当它花费较长时间时，在蒸气物流中的蒸气从下部段264引入(S卩，供给到)精馏器段110之前，将液体物流(即，喷雾)连续地供给到该下部段264。
[0079]在精馏器段110连接到下部段264之前，进入该下部段264的进料物流可以以比该进料物流在正常运行过程中进入该下部段264速率更低的速率进入该下部段264。一旦精馏器段110连接到下部段264，则进料物流进入可以调节到期望的运行速率。
[0080]在蒸馏塔204的启动或者正常运行过程中，该系统可以包括热交换器100(图1-3)。进料物流10可以在进入蒸馏塔204之前进入热交换器100。进料物流10可以在热交换器100内冷却。热交换器100帮助将进料物流10的温度降低到适于引入蒸馏塔204的水平。
[0081]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括膨胀器装置102(图1-3)。进料物流10可以在进入蒸馏塔204之前进入膨胀器装置102。在离开热交换器100后，进料物流10可以在膨胀器装置102中膨胀。膨胀器装置102帮助将进料物流10降温到适于引入蒸馏塔204的水平。膨胀器装置102可以是任何合适的装置例如阀门。如果膨胀器装置102是阀门，则该阀门可以是任何合适的阀门，其会在它进入蒸馏塔204之前帮助冷却进料物流10。例如阀门102可以包含焦耳-汤普森(J-T)阀门。
[0082]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括供料分离器103(图2)。进料物流可以在进入蒸馏塔204之前进入供料分离器。该供料分离器可以将具有混合的液体和蒸气物流的进料物流分离成液体物流和蒸气物流。管线12可以从供料分离器延伸到蒸馏塔204 ο管线12之一可以接收来自于供料分离器的蒸气物流。另一个管线12可以接收来自于供料分离器的液体物流。每个管线12可以延伸到下部段264的相同和/或不同的部分(S卩，中间控制的冷冻区段，和汽提器段)。膨胀器装置102可以处于或者可以不处于供料分离器103下游。膨胀器装置102可以包含多个膨胀器装置102，以使得每个管线12具有膨胀器装置102。
[0083]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括脱水单元261(图1-3)。进料物流10可以在进入蒸馏塔204之前进入脱水单元261。进料物流10在进入热交换器100和/或膨胀器装置102之前进入脱水单元261。脱水单元261除去了进料物流10的水，来防止水随后在热交换器100、膨胀器装置102、供料分离器103或者蒸馏塔204中产生问题。水会通过形成单独的水相(即，冰和/或水合物)而产生问题，其堵塞了管线、装置或者对于蒸馏方法产生不利影响。脱水单元261将进料物流脱水到露点，其足够低来确保在该方法的其余过程中，单独的水相不在下游的任何位置形成。该脱水单元可以是任何合适的脱水机构，例如分子筛或者二醇脱水单元。
[0084]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括过滤单元(未示出)。进料物流10可以在进入蒸馏塔204之前进入过滤单元。过滤单元可以在进料物流进入蒸馏塔204之前从该进料物流中除去不期望的污染物。取决于要除去什么污染物，该过滤单元可以在脱水单元261之前或之后和/或在热交换器100之前或之后。
[0085]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括管线12。每个管线可以称作入口通道12。进料物流通过管线12之一引入蒸馏塔204中。一个或多个管线12可以延伸到下部段264的汽提器段106或者中间控制的冷冻区段108。例如管线12可以延伸到汽提器段106，以使得进料物流10可以进入汽提器段106(图1-3)。每个管线12可以直接或者间接地延伸到汽提器段106或者中间控制的冷冻区段108。在进料物流进入该下部段264之前，每个管线12可以延伸到下部段264的外表面。
[0086]在启动或者正常运行过程中，和在进入蒸馏塔204之前，进料物流10的样品可以进入分析仪(未示出)。进料物流10的样品可以是进料物流10的小样品。进料物流10可以包含来自于多个供料源的供料或者来自于单个供料源的供料。每个供料源可以包含例如单独的储层，一种或多种储层内的一个或多个井筒等。该分析仪可以测定进料物流10的样品中的CO2的百分比，和因此进料物流1中的CO2的含量。该分析仪可以连接到多个管线12上，以使得在进料物流10的样品离开分析仪之后，进料物流10可以送到汽提器段106和中间控制的冷冻区段108的至少一个。如果分析仪测定了 CO2的百分比大于大约20%或者大于20%，则分析仪可以将进料物流导向从汽提器段106延伸的管线12。如果该分析仪测定了 CO2的百分比小于大约20%或者小于20%，则该分析仪可以将进料物流导向从中间控制的冷冻区段108延伸的管线12。该分析仪可以是任何合适的分析仪。例如该分析仪可以是气相色谱仪或者IR分析仪。该分析仪可以在进料物流10进入热交换器100之前布置。进入分析仪的进料物流10可以是单一相。
[0087]虽然进料物流10可以引入汽提器段106或者中间控制的冷冻区段108，而不管进料物流10中的CO2的百分比如何，但是更有效的是将进料物流10引入蒸馏塔204的区域，其将使用能量的最佳效用。为此原因，优选的是当进料物流中CO2的百分比是大于大约20%或者大于20%的任何百分比时，将进料物流引入汽提器段106中和当进料物流中CO2的百分比是小于大约20%或者小于20%的任何百分比时，引入到中间控制的冷冻区段108。
[0088]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括膨胀器装置114(图1-3)。在未汽化的液体经由管线24从蒸馏方法中连续离开时，加热的液体物流可以在膨胀器装置114中膨胀。膨胀器装置114可以是任何合适的装置例如阀门。阀门114可以是任何合适的阀门例如J-T阀丨I。
[0089]在启动或者正常运行过程中，该系统可以包括热交换器116(图1-3)。在膨胀器装置114中膨胀的液体物流可以通过热交换器116来冷却或者加热。热交换器116可以是直接热交换器或者间接热交换器。热交换器116可以包含任何合适的热交换器。液体物流可以通过管线26尚开热交换器116。
[0090]在正常运行过程中，蒸气物流中的甲烷(其上升到中间控制的冷冻区段108的顶部)从中间控制的冷冻区段108供给到该精馏器段110。一些污染物可以保留在甲烷中，并且也上升。蒸气物流从中间控制的冷冻区段108供给到该精馏器段110，因为流动控制装置342是打开的。
[0091]重要的是要注意图4所示的步骤仅仅是作为示例性目标来提供的，并且可以不需要特别的步骤来进行本发明的方法。该权利要求和仅仅该权利要求定义了本发明的系统和方法。
[0092]所公开的各方面可以用于烃管理活动。作为此处使用的，“烃管理”或者“管理烃”包括烃提取，烃生产，烃开采，确定潜在的烃资源，确定井位置，确定井注射和/或提取速率，确定储层连通性，获得、处置和/或放弃烃资源，回顾现有烃管理决定，和任何其他烃相关的动作或者活动。术语“经管理”还用于注入或者存储烃或者CO2，例如除去CO2，例如储层评价，开发计划和储层管理。所公开的方法和技术可以用于在从例如地下区域中提取的进料物流中生产烃。所提取的进料物流可以在蒸馏塔204中加工，和分离成烃和污染物。所分离的烃离开中间控制的冷冻区段108或者蒸馏塔的精馏器段110。所离开的一些或者全部的烃可以生产406(图4)。烃提取可以进行来从例如地下区域中除去进料物流，其可以通过使用油井钻探装置钻井来完成。用于钻井和/或提取烃的装置和技术是本领域技术人员公知的。其他烃提取活动和更通常的其他烃管理活动可以根据已知的原理来进行。
[0093]作为此处使用的，术语“大约”，“大致”，“基本上”和类似术语目的是具有宽的含义，其与本发明的主题所属领域技术人员公知和公认的用法一致的。阅读本发明的本领域技术人员应当理解这些术语目的是允许说明该的和所要求的某些特征，而不将这些特征的范围局限到所提供的精确的数字范围。因此，这些术语应当解释为表示对该主题的不完全或者不合理的改变或者变化，并且被认为处于本发明的范围内。
[0094]应当理解的是可以对本发明进行许多的变化，改变和替换，而不脱离本发明的范围。因此，前述说明书不表示限制本发明的范围。而是，本发明的范围是仅仅通过附加的权利要求和它们的等价物来确定的。还可以预期的是本发明实施例中的结构和特征可以改变，重排，取代，删除，复制，组合或者彼此相加。
[0095]冠词“该”，“一个”和“一种”不必局限于表示仅仅一个，而是包含性和开放性的，来非必要地包括多个这样的元素。
【主权项】
1.一种启动蒸馏塔的方法，该方法包括: 将精馏器段保持在该蒸馏塔中； 将下部段保持在该蒸馏塔中，配置该下部段以由进入该蒸馏塔的物流内的污染物形成固体； 将该物流供给到该下部段； 当该下部段的上部区中的作为蒸气离开的污染物的污染物浓度处于预定浓度之外时，将甲烷直接供给到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个； 当离开该下部段的上部区的污染物浓度处于该预定浓度内时，将该蒸气从该下部段引入该精馏器段。2.权利要求1的方法，其进一步包括:由该蒸馏塔生产烃。3.权利要求1或2的方法，其中该预定浓度是2-7%。4.权利要求1-3任一项的方法，其中该预定浓度是3-6%。5.权利要求1-4任一项的方法，其进一步包括当离开该下部段的该上部区的污染物浓度处于预定浓度内时，中止直接供给甲烷到该精馏器段。6.权利要求1-5任一项的方法，其进一步包括在该物流进入该下部段之前，冷却该物流。7.权利要求1-6任一项的方法，其进一步包括用再沸器加热离开该下部段的下部区的物流。8.权利要求1-7任一项的方法，其进一步包括当该下部段的熔体托盘组件中的液体的熔体托盘量低于预定熔体托盘量时，将喷雾从该精馏器段不连续地供给到该下部段。9.权利要求8的方法，其中不连续地供给喷雾包括将喷雾从该精馏器段不连续地引入到该下部段中的喷雾组件。10.权利要求8或9的方法，其中在该蒸气离开该下部段之前进行不连续地供给喷雾。11.权利要求1-7任一项的方法，其进一步包括当熔体托盘量大于或者等于该预定熔体托盘量时，将喷雾从该精馏器段连续地供给到该下部段。12.权利要求11的方法，其中连续地供给喷雾包括将喷雾从该精馏器段连续地引入到该下部段中的喷雾组件。13.权利要求11或12的方法，其中连续地供给喷雾是在将蒸气从该下部段引入该精馏器段之前进行的。14.权利要求1-13任一项的方法，其中该下部段包含中间控制的冷冻区段和汽提器段。15.权利要求14的方法，其中该中间控制的冷冻区段构成该下部段的上部区。16.权利要求14或15的方法，其中该汽提器段构成该下部段的下部区。17.—种用于启动的蒸馏塔，其包含: 精馏器段； 下部段，其配置来由物流中的污染物形成固体;和 保持甲烷的存储单元，其流体连通到该精馏器段和该精馏器段的精馏器段出口管线的至少一个上，其中当离开该下部段的上部区的蒸气的污染物浓度处于预定浓度内时，该下部段将作为蒸气离开的污染物从该下部段的上部区引入该精馏器段，和其中当离开该下部段的该上部区的污染物浓度处于预定浓度之外时，该下部段不将该蒸气从该下部段引入该精馏器段。18.权利要求17的方法，其中该预定浓度是2-7%。19.权利要求17或18的方法，其中该预定浓度是3-6%。20.权利要求17-19任一项的方法，其进一步包括冷却器，其在该物流进入该下部段之前冷却该物流。21.权利要求17-20任一项的方法，其进一步包括再沸器，其将离开该下部段的下部区的物流加热。22.权利要求17-21任一项的方法，其中该下部段包含喷雾组件和熔体托盘，其中当该熔体托盘组件中的液体的熔体托盘量低于预定熔体托盘量时，该下部段不连续地接收来自于该精馏器段的喷雾到该下部段。23.权利要求17-21任一项的方法，其中该下部段包含喷雾组件和熔体托盘，其中当熔体托盘组件中的液体的熔体托盘量大于或者等于预定熔体托盘量时，该下部段连续地接收来自于该精馏器段的喷雾到该下部段。24.权利要求17-23任一项的方法，其中该下部段包含中间控制的冷冻区段和汽提器段。25.权利要求24的方法，其中该中间控制的冷冻区段构成该下部段的上部区。26.权利要求24或25的方法，其中该汽提器段构成该下部段的下部区。
【文档编号】F25J3/02GK105992922SQ201580007801
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月18日
【发明人】J·A·瓦兰兹卡
【申请人】埃克森美孚上游研究公司