碳氢化合物气体处理方法与装置的制作方法

专利名称：碳氢化合物气体处理方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明为 一 种碳氢化合物气体(含天然气)处理方法与装 置，该方法可以高效、节能而廉价地处理含有不同压力(由l至1 0 Q大气压以上)、温度(常温至1 2 Q "F以上)、含水 量(不限)、与轻油成分浓度(不限)的碳氢化合物气体，而 且在运行过程中，其提取乙烷的回收率可以由9 5 %至2 %的大 范围内灵活调节，同时仍能保持丙烷及更高分子轻油成分的最 高回收率，以适应市场需求的波动。在目前碳氢化合物气体 价格不断上升引起轻油利润率变动时，能够保证处理厂获得最 大利润。
背景技术：
当今经济全球化的进程促进了世界经济的高速发展，加之 世界人口增长与生活水平提高，能源消费迅速增加。目前世界 石油与碳氢化合物气体供应已呈高度紧张局面，其价格也不 断上升。在此情况下，由碳氢化合物气体提取的轻油市场， 出现了前所未有的不稳定状况，其原因在于碳氢化合物气体 提取轻油的过程需要消费大量碳氢化合物气体，包括用作原 料的部分碳氢化合物气体和供应工艺用电力与热源所消耗 的碳氢化合物气体，因此轻油生产成本随碳氢化合物气体 价格的提高而大幅度上升。然而轻油产品中各成分的销售价 格，却由于其用途不同，各自的涨幅差别颇大。特别是其中作 为化工原料的乙垸价格上升缓慢，远远赶不上碳氢化合物气体 价格的升幅，以致由碳氢化合物气体生产乙烷的净利润率持 续下降。在某些地区，当碳氢化合物气体价格处于高峰期， 乙烷生产的净利润率甚至出现亏损。与此相反，可作清洁能源 与化工原料两用的丙烷(液化石油气的主要成分)价格升幅则 不亚于碳氢化合物气体，其生产利润反而更加丰厚。由于轻油市场的这种急剧变化，过去几十年来素以乙烷高回收率见长而占领了 7 Q %碳氢化合物气体处理市场的深冷 处理工艺(Cryogenic Process)陷入了困境。已建的大批深 冷处理厂，被迫改用"乙垸回注"(Ethane Rejection)方式 减产运行；即将深冷分离出来的低温液态乙烷，重新加热蒸发 为气体，再加压送回碳氢化合物气体管道作为碳氢化合物气 体燃料出售。这样先降压深冷液化、后加热气化增压，先提 取后回注的乙烷白白耗费了双倍的能源，最后却仍然以原料碳 氢化合物气体的价格出售，就成了名副其实的"赔本买 卖"。有鉴于此，近年来不少公司曾提出过若干降低乙垸回收 率、甚至只能回收丙烷的改进型深冷处理工艺的发明专利，例 如美国发明专禾U 4,889,545; 5,568,737; 5， 881,569; 4,8 54,955; 5,771,7 12; 5， 7 9 9 ， 5 Q 7等。但这类"换汤不换药"的"改进"，已完全失去深冷处理工艺原有的"高乙垸回收率"优势。与此同时，深冷处理工艺原有的"高能耗"的缺点却改进甚微，从而无法挽回其轻油生产利润下降的尴尬局面。因此之故，碳氢化合物气体工业又转而从改进它轻油生 产工艺寻求出路。首先是历史上曾经 一 度辉煌的"冷冻重油吸 收工艺，"该工艺因其乙烷回收率较低，过去几十年来原有市 场大部分己为深冷处理工艺取代，目前剩余市场占有率仅2 0 0/。左右，被称为"夕阳工艺"。由于其本身具有乙垸回收率低 的特点，近来反而受到市场青睐，故近年来对吸收工艺颇有一 些改进与发明，但主要地发明集中在寻找选择性较好的合成吸 收剂，以替代原来的重油吸收剂，以提高其处理工艺的灵活性 与降低能耗，例如美国梅勒(Mehra)博士的一系列发明专利 4,421,535; 4,511,381; 4,526,594; 4,578,094; 4,698,688; 5 ，561 ，988; 5， 6 8 7, 5 8 4等。但由于其中采用的这些新颖的合成的吸 收剂不仅价格偏高，而且运行经验较少，用户往往持观望态 度，不利于推广，虽经梅勒博士二十余年的努力，其市场份额 仍然甚小，难于挽救近年来轻油生产利润下降的燃眉之急，故 近期内无望成为深冷处理工艺的替代方法。
然而，改进这种本身固有灵活性的溶剂吸收工艺是 一 个正 确的发展方向，并不限于选择新型吸收剂之一途。例如作者曾经提出的中国专利# 0 1 1 2 4 2 7 1 ( 2 0 0 5年6月批 准，美国专利号6553784， 2003年4月批准)"碳 氢化合物气体综合处理装置"，就是采用含水合物抑制剂溶 液进行碳氢化合物气体冷冻脱水，然后将已冷冻的準干气进行 重油吸收的一种对传统工艺的改进。据计算机模拟分析结果， 表明该发明能明显降低单位产品的能耗，与深冷处理方法相竞 争。但该发明的主要特征侧重于碳氢化合物气体初步冷冻过程 的改进，并未涉及冷冻吸收工艺的全过程，仍不能最大限度发 挥此种工艺的高度灵活性与节能潜力。因此之故，为满足碳氢化合物气体工业的迫切需要，有 必要寻求 一 种能够按轻油市场价格的波动，随时调整乙垸回收 率的"高度灵活"处理工艺，并能够通过对冷冻吸收工艺全过 程进行深度能源整合.大幅度降低能耗，以期在轻油生产中获 得最大利润，同时最大限度地利用己成熟的冷冻重油吸收剂工 艺的经验，使新工艺的成本低，能耗小，便利推广。碳氢化合物气体，除常用的天然气外，还包括其它多种工 业与民用气体如炼油厂与炼焦厂的多种气体副产品、煤制气、 煤层气、沼气等，近年来由于能源紧张等原因，这些天然气以 外的碳氢化合物气体也有很大发展。这类气体也同样需要进行 处理，提取其中轻油和其它高附加值的成分。但由于后一类气 体一般压力低、含水量高等特点，不利于采用深冷膨胀法，更 需要有一种"高度灵活"的处理工艺。发明内容本发明的目的在于提供一种碳氢化合物气体处理方法，可 以高效、节能、廉价地处理各种不同压力(由1至1 0 0大气压以上)温度(常温至1 2 0 °F以上)、含水量(不限)与 轻油成分浓度(不限)的碳氢化合物气体，而且在运行过程中， 其提取乙烷的回收率可以由9 5 %至2 %的大范围内灵活调节，同时仍能保持丙烷及更高分子轻油成分的最高回收率(9 5 %以上)。本发明的另一目的在于，提供一种碳氢化合物气体处理装 置，其可大幅度降低产品能耗，在目前碳氢化合物气体价格不 断上升引起轻油利润率变动时，能够保证处理厂的运行获得最 大利润。本发明一种碳氢化合物气体处理方法，其特征在于，该方 法包含以下主要工艺步骤(1 )碳氢化合物气体分两步冷冻首先利用低温回流残 气与低温回流富集油对原料碳氢化合物气体进行初步冷冻，以 实现同时脱水与轻油成分的部分冷凝，并产生準干气；(2 )将该轻油的部分冷凝液分离并回注到已冷却的準干 气内，再采用冷冻机提供的冷源进行深度冷冻，以进一步脱水
并使其中轻油成分充分冷凝；(3 )分离该轻油冷凝液并进行提纯，脱除其中的甲烷与 过量的乙烷，成为低温冷凝油；(4 )采用可变乙烷回收率的吸收工艺生产富集油；(5 )采用可变乙烷排放量的提纯方法同时脱除富集油中 的甲烷与过量的乙垸；(6 )采用最大限度能源整合方法回收余热进行富集油分 馏与吸收剂再生；(7 )采用低温冷凝油注入轻油蒸汽的混合液化方法以降 低轻油产品液化能耗，取得最终产品一液态轻油。其中步骤(6 )中采用的能源整合方法，包括以下步骤， 以达到最大限度节能目的(1 )利用高温再生吸收剂回流作为富集油分馏与提纯的热源；(2 )利用高温轻油蒸汽的热量回收作为提纯富集油的热源。其中步骤(1 )所述的碳氢化合物气体分两步冷冻第一 步为采用由低温回流残气与回流富集油冷却 一 种含水合物抑 制剂的水溶液，然后使该低温水溶液与原料碳氢化合物气体 直接接触放热，进行碳氢化合物气体的初步冷冻脱水，并产 生準干气；第二步采用由冷冻机提供的冷冻液进行深度冷冻。
其中步骤(4)采用的可变乙烷回收率吸收工艺，以改变 吸收剂流量的方法来实现改变富集油内的乙烷回收率。其中步骤(5 )采用的可变乙垸排放量的提纯方法，以改变提纯塔的压力和底部温度的方法来实现脱除甲烷与超出需 要量的乙烷。其中的分两步冷冻的两个冷冻步骤之间，采用吸附式吸水 剂将第一步冷冻脱水生成的準干气进一步脱水成为干气，然后 再进行干气的第二步冷冻。其中在两个冷冻步骤之间采用吸附式吸水剂生成干气，所 生成的干气压力高于残气输气管网的压力时，采用气体膨胀机 将千气膨胀，使之过冷到低于冷冻吸收工艺所需的低温，以取 代冷冻机提供的冷源。其中该方法中碳氢化合物气体的初步冷冻脱水工艺，可自 成系统，作为冷冻脱水工艺单独使用；即利用其输出的低温準 干气及冷冻机为冷源，对原料碳氢化合物气体进行冷冻，使之 成为符合输气管含湿量标准的干气产品输出。该方法中的下列部分主要工艺步骤，作为直接冷凝处理提取冷凝油的工艺使用；其中包括(1 )碳氢化合物气体分两步冷冻首先利用低温回流残 气与低温回流富集油对原料碳氢化合物气体进行初步冷冻，以 实现同时脱水与轻油成分的部分冷凝，并产生準干气；(2 )将该轻油的部分冷凝液分离并回注到已冷却的準干
气内，再采用冷冻机提供的冷源进行深度冷冻，以进一步脱水并使其中轻油成分充分冷凝；(3 )分离该轻油冷凝液并进行提纯(脱除其中的甲垸与 过量的乙烷)成为低温冷凝油。本发明 一 种碳氢化合物气体处理装置，该设备可以高效、 节能而廉价地处理含有不同压力、温度、含水量与轻油浓度的 碳氢化合物气体，其提取乙垸的回收率在9 5%至2%的大范 围内自由调节，同时仍能保持丙烷及更高分子轻油成分的最高 回收率，其特征在于，该装置包含以下主要处理部件一冷冻脱水塔分别与预冷原料气入口管、準干气出口管、 冷却剂入口管、及液体出口管相连接；一準干气冷冻器分别与準干气出口管、轻油冷凝液出口管、水合物抑制剂补充管、低温回流富集油出口管、低温回流 富集油入口管、第 一 冷冻剂出口管、第 一 冷冻剂入口管、及干 气混合物出口管相连接；一轻油冷凝液分离器分别与液体出口管、冷却剂出口管、 及轻油冷凝液出口管相连接；一三相分离器分别与冷干气管、千气混合物出口管、回收 冷却剂管、轻油冷凝液出口管相连接；一轻油冷凝液提纯塔分别与轻油冷凝液出口管、残气出口 管、冷凝油出口管、冷凝油回流管、回流热吸收剂入口管、及 回流热吸收剂出口管相连接；
一可变参数的低温吸收塔分别与冷干气管、低温吸收剂入 口管、残气排出管、残气转送管、及富集油排出管相连接；一富集油提纯下塔、富集油提纯上塔分别与富集油入口 管、纯化富集油出口管、第 一 残气管、低温淋洗剂入口管、回 流吸收剂出口管、及回流吸收剂入口管相连接；一富集油分馏下塔、富集油分馏上塔分别与富集油入口 管、轻油蒸汽出口管、回流冷凝液入口管、载热用吸收剂出口 管、载热用吸收剂入口管，再生吸收剂出口管、再生吸收剂入 口管，再沸器入口管、及再沸器出口管相连接；一轻油蒸汽冷凝器分别与轻油蒸汽入口管、冷却水入口 管、冷却水出口管、及轻油产品出口管相连接。其中所使用的轻油冷凝液提纯塔、富集油提纯下塔和富集 油提纯上塔、及富集油分馏下塔和富集油分馏上塔，采用塔内 结构同时具备传热与传质双功能的 一 体化多段"换热-反应 塔"，能够实现相应的全部提纯、分馏、与热能回收工艺要求。其中所使用的轻油冷凝液提纯塔、富集油提纯下塔和富集 油提纯上塔、及富集油分馏下塔和富集油分馏上塔采用塔外附 加多级再沸器的分段结构填料塔，以分别实现相应的全部提 纯、分馏、与热能回收工艺要求。


为进 一 步说明本发明的技术内容与优点，以下结合实施例
及附图进行详细说明，其中图1表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备；图2表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置所采用的塔内结构同时具备传热与传质双功能的 一体化多段"换热-反应塔，，(Exchanger-Reactor)。图3表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备的另一种选择，其中的冷冻脱水塔在轻油露点以上运行；图4表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备的又一种选择，其中在两个冷冻步骤之间，采用吸附式吸水剂将第 一 步冷冻脱水生成的準干气进一步脱水成为干气，然后再进行干气的第二步冷冻。图5表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备，在处理原料气的压力远高于输出残气的输气管网压力时的另种一选择，其中采用了咼压气体膨胀-压缩机作为冷源，以代替冷冻机冷源。員体实施方式图1表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备，该装置采用外加
的工业冷冻设备作为冷源。含饱和水蒸气的原料碳氢化合物气体，由原料气体入口 管1进入主换热器2 ，预冷到不致生成水合物的较低温度。预冷后的预冷原料气则进入气水分离器3 ，其冷凝水(数量取决 于原始含水量)由排水管4排出。气体则经预冷原料气入口管 1 a进入冷冻脱水塔5 ，并向上流动，与由上部冷却剂入口 管6进入脱水器并向下流动的冷却剂相接触而冷却。该冷却剂 为 一 种含有水合物抑制剂的水溶液。原料气中所含有的大部分 水蒸汽，均在冷却过程中被冷凝而溶入冷却剂中，同时也可能 有 一 部分的轻油蒸汽被冷凝(取决于原料气内的轻油成分浓 度)，但此种轻油冷凝液不溶于水，而是混合在冷却剂中由脱 水器底部的液体出口管1 2排入轻油冷凝液分离器7。脱水后 的準干气，其中的含水量已远低于一般输气管道要求的水平，但还不符合本发明内的冷冻吸收工艺所要求的水平，需要进一 步脱水。该準干气由脱水器顶部的準干气出口管8 ，进入準干 气冷冻器9进一步脱水。在轻油冷凝液分离器7内，轻油冷凝 液与冷却剂分离，前者流入轻油冷凝液出口管1 Q，用冷凝液 增压泵1 1送往準干气冷冻器9中与準干气相混合，以增加轻油中乙垸成分的总冷凝量。由轻油冷凝液分离器7下部的冷却 剂出口管l 2a回流的冷却剂，有一小部分经冷却剂减压阀1 3减压后，由冷却剂处理管1 4送出，进行再生处理(再生系 统未在图内画出)。冷却剂的主流则经冷却剂输送管1 5进入
主换热器2，被来自回流残气总管1 6的低温回流残气以及来 自回流富集油入口管1 7的低温回流富集油冷却后，用冷却剂 增压泵1 8加压，经冷却剂入口管6回到冷冻脱水塔5内重复 使用。升温后的回流残气由回流残气输出管1 9送往输出残气 的输气管网。升温后的回流富集油则由回流富集油出口管1 7 a流出。水合物抑制剂补充管2 Q将再生后的高浓度抑制剂溶液 注入準干气冷冻器9 ，该溶液与準干气和.轻油冷凝液混合后， 进入冷冻器9内的同 一 流道，被进 一 步冷却到低温吸收塔2 8 所需的低温。準干气冷冻器9内采用两种冷源即低温回流富 集油(经低温回流富集油调节阀2 l调节流量，并由低温回流 富集油入口管2 2进入、低温回流富集油出口管2 2 a流出) 和由冷冻机送来的冷冻剂(由第 一 冷冻剂入口管2 4进入、第 一冷冻剂出口管2 4 a流出)。冷冻后的气体、轻油冷凝液与 高浓度抑制剂的混合物，进入三相分离器2 6。分离后的冷干 气由冷干气管2 7流往低温吸收塔2 8 。分离后的高浓度抑制 剂，由回收冷却剂管2 7 a流入脱水器的冷却剂入口管6 。而 分离出来的轻油冷凝液，则由轻油冷凝液出口管2 9流入轻油 冷凝液提纯塔3 0，进行提纯。如该装置需要在低乙烷回收率 下运行，则可利用 一 对切换阔3 1及3 1 a将由脱水器下方 的轻油冷凝液分离器7分离后流入轻油冷凝液出口管1 0的 轻油冷凝液旁路，不通过準干气冷冻器9，而直接流入轻油冷
凝液提纯塔3 0，以避免轻油冷凝液中乙烷的总含量在準干气 冷冻器9内增加。轻油冷凝液在轻油冷凝液提纯塔3 Q内沿流道壁面型成 液膜向下流动，在该塔底部被由回流热吸收剂入口管3 2送入 的高温回流吸收剂加热。该回流吸收剂由回流吸收剂出口管3 2 a流出。轻油冷凝液液膜受热后其中的轻成分被蒸发而后 沿流道中心上升，其中一部分蒸汽又被向下流动的低温冷凝液 液膜所反萃，只有甲烷与部分乙烷蒸汽能够由提纯塔顶部排 出。通过调节提纯塔压力与塔底温度，可以在脱除甲烷的同 时，调节提纯的冷凝油内未被蒸发的乙烷含量。提纯后的冷凝 油温度较高，由塔底的冷凝油回流管3 4流出，再用冷凝油增 压泵3 5送回该塔，进行降温。温度较高的冷凝油沿另外的流 道向上回流，与原流道中向下流动的低温冷凝液并不接触，但 可进行热交换。温度较高的回流冷凝油本身被冷却，成为低温 冷凝油，由冷凝油出口管3 6流出，并经低温冷凝油减压阀3 7降压后，送往最右方的轻油蒸汽冷凝器3 8，并与由富集油 分馏产生的轻油蒸汽相混合，以降低后者在冷凝时所需的压 力。从轻油冷凝液提纯塔3 0排出的残气，主要为甲烷，并含 有部分乙垸和少量丙烷，经由残气出口管3 9与冷干气管2 7 汇合后，共同流入低温吸收塔2 8 。
直接接触，并吸收后者中的各轻油成分，生成富集油。冷干气 内剩余的各种轻油成分中，较重的成分(丙烷以上)在吸收塔 下部可以基本上被完全吸收；但较轻的成分如乙垸则吸收较 慢，需要在干气体流动到塔顶时才能达到最高回收率。在一定 和塔板级数下，乙垸的最高回收率取决于吸收剂 的比率。因此，对于一定的干气流量，通过变化吸 小，就可以变化乙烷的回收率。不过，该吸收剂比 定程度时，丙烷的最高回收率也开始急速下降，因 丙垸的高回收率(一般希望不少于9 5%)，吸收 少有 一 个下限，从而乙烷回收率的降低也有 一 个下限。当采用重油为吸收剂时，此种低温吸收塔内的乙垸回收率 降低的下限约为3 0%左右。如果要使乙烷回收率再降低，就 不宜再减少吸收剂流量，而需要按以下所述的方法，从富集油 中脱除多余的乙烷，即进行"乙烷回注"运行方式。但本发明 中欲达到最小乙烷含量2 %，仅需回注约3 0 %的乙烷，约为"深冷处理工艺"中的9 Q %左右乙烷回注量的1 / 3 ，而且本 发明的乙烷回注压力也较高，约为"深冷处理工艺"中的1 50 %，因此所需再压縮功率约小5 - 6倍。本发明的乙烷回注可以利用富集油提纯塔进行，其方法在以后讨论。由低温吸收塔流出的吸收剂，业已充分吸收了全部需要回 收的轻油成分，在本文内暂按习惯称为"富集油"。但本发明 也具有采用不同吸收剂的灵活性，不限于采用重油吸收剂，故压力、温度、 与干气流量 收剂流量大 率减少到一 此，为保证 剂流量的减
更严格地应称为"富集吸收剂"。富集油从吸收塔底部的低温 富集油排出管4 l流出，在本发明内被用作一种冷源介质，称 为"回流富集油"。该回流富集油分别通过低温回流富集油调节阀2 1 、回流富集油调节阀4 2 、与富集油调节阀4 3 ，经 过低温回流富集油入口管2 2、回流富集油入口管1 7、与回 流富集油汇总管4 4 ，分别进入準干气冷冻器9 、主换热器 2 、与回流富集油预热器4 5 ，充当其冷源。这就是本发明的 主要能源整合(致冷)措施之一，对于降低产品能耗有重要作 用。轻油成分被吸收后的残气，由吸收塔顶部的残气排出管4 6排出，并与来自吸收剂预饱和器4 7的第二残气管4 8汇 合，作为又一重要冷源介质，经回流残气总管l 6进入主换热 器2 ，升温后由回流残气输出管1 9送往输出残气的输气管 网。这是本发明的又一主要能源整合(致冷)措施，对于降低 产品能耗有重要作用。以下进 一 步讨论富集油的处理与吸收剂的再生工艺。回流富集油作为冷源介质分别使用之后，都汇集到回流富 集油预热器4 5中，由来自回流吸收剂管4 9的热吸收剂加热。由于富集油的温度升高，其中相当大的一部分甲烷连同小 部分乙烷被蒸发为气体，由残气转送管5 0回流，进入低温吸 收塔2 8的下部。经回流富集油预热器4 5预热的富集油，则 通过富集油减压阀5 7膨胀降压，成为气-液混合物，由富集
油入口管5 8进入富集油提纯下塔5 5及富集油提纯上塔5 5 a的中联接部。进塔后，富集油的液体部分在流道壁面上形 成液膜，并向下方流动，被来自回流吸收剂入口管5 9并向上 流动的高温回流吸收剂所加热。此时富集油液膜温度大幅度上 升，其中所含的轻成分，主要是甲烷，被蒸发为蒸汽，沿流道 中心上升，到塔的中部后，与进入富集油提纯塔的富集油的气 体部分相混合，共同进入富集油提纯上塔5 5 a (淋洗段)， 被由低温淋洗剂入口管 5 4送入的冷吸收剂所反萃。上升气 体内的乙烷等较重的成分被冷吸收剂所吸收，向下流动，返回 到提纯塔下部的富集油液体内。反萃后剩余的残气，其中包含 甲烷及按市场需求量而"回注"(即重新蒸发)的乙烷，则由 第一残气管6 Q排出。通过调节提纯塔下部的温度、压力与淋 洗用的冷吸收剂流量，可以调整残气中排出的乙烷数量，也就 是可以调整由3 0 %到2 %这- 一 区间的乙烷回收率。由第 一 残气管6 0排出的残气，除小部分用作分离厂的能 源，由分离厂自用气引出管6 2送出外，大部分由残气压縮机 压5 6将压力提高到略高于吸收塔的压力水平，送往三通管接 头6 0 a。另一方面，由回流富集油预热器4 5流出的回流吸 收剂，则用富集油增压泵5 1升压，将压力提高到略低于上述 残气压縮机压5 6升压后残气的压力水平，再与上述残气在三 通管接头6 Oa内混合。利用残气进入富集油时的喷射力，将 该气-液混合物送入吸收剂预饱和器4 7 。该预饱和器由来自
冷冻机的冷冻剂(由第二冷冻剂入口管2 5进入、第二冷冻剂 出口管2 5 a流出)冷却。冷冻后的气-液混合流体，在预饱 和器内进行气-液分离。分离后的吸收剂液体，己被甲烷气体 饱和，其一部分由低温淋洗剂调节阀5 3调节后，经低温淋洗 剂剂入口管5 4流入富集油提纯上塔5 5 a (淋洗段)作为淋洗液，进入富集油提纯塔；另一部分吸收剂由低温吸收剂调节 阀4 0 a调节到与所需乙烷吸收率相当的流量，经低温吸收剂 入口管4 Q进入低温吸收塔2 8;多余的大部分吸收剂，则由 吸收剂分流管5 2 ，返回到吸收剂预饱和器4 7内，进行循 环，以提高其传热与传质效率。由吸收剂预饱和器4 7内分离 出来的剩余残气，经第二残气管4 8与残气排出管4 6汇合 后，经回流残气总管1 6进入主换热器2作为冷却介质。由富集油入口管5 8进入富集油提纯下塔5 5上端的富 集油液态部分，与富集油提纯上塔5 5 a (淋洗段)中向下流 动的含轻油成分的吸收剂相混合，并被来自回流吸收剂入口管 5 9向上流动的高温回流吸收剂加热。富集油混合液中的轻成 分，主要为甲烷、也有一定量的乙烷和少量更重的轻油成分被 蒸发，这些轻成分的蒸汽向上流动，与向下流动的较冷的富集 油混合液进行质量交换，蒸汽中的较重成分重新溶解，其溶解 热又使富集油加热，因此这 一 过程的热效率损失很小。最后，经过提纯的富集油，其中的全部甲烷与过量的乙烷 已经蒸发，富集油中只含有产品所要求的轻油成分，由塔底的
纯化富集油出口管6 3排出。该纯化富集油经富集油减压阀6 4膨胀，其压力进一步下降，成为气-液混合物，经富集油入 口管6 5进入富集油分馏下塔6 6的上端。富集油气-液混合 物内的液体部分向下方流动，首先被由再生吸收剂入口管7 2 回流到分馏塔下部的高温再生吸收剂所加热，其中绝大部分轻 油成分都被蒸发，剩下的液体主要成分为吸收剂，仅含少量剩 余的最重轻油成分。该液体由塔底的再沸器进入口管6 7 a进 入用外热源Q 1加热的再沸器6 7进一步加热沸腾，其中所含 的所有剩余较重的轻油成分，基本上都被蒸发为蒸汽上升，由 再沸器出口管6 7b返回分馏塔底部，并向上流动，被向下流动的较冷富集油淋洗，回收其中的少量吸收剂蒸汽。最后，上 升的轻油蒸汽进入富集油分馏上塔6 6 a(冷却段)进行冷却。由再沸器流出，并进入再生吸收剂入口管7 2的液体，是 基本上不含轻油成分的再生吸收剂，需要送回低温吸收塔使 用。但由再沸器流出的再生吸收剂温度很高，其中大部分热量 可以回收利用；故该高温再生吸收剂首先沿再生吸收剂入口管 7 2回流到富集油分馏下塔6 6下部，作为加热富集油的热 源，同时可以使再生吸收剂降温。该高温再生吸收剂在降温 后，由富集油分馏下塔上部的再生吸收剂出口管7 2 a流出分 馏塔，进入用外热源Q2加热的辅助加热器7 3，以便在需要 时补充热量。补热后的高温吸收剂用回流吸收剂增压泵7 4升 压，经回流吸收剂入口管5 9进入富集油提纯塔，作为后者的热源。在提纯塔内使用过的回流吸收剂，温度已经降到相当低水 平。该回流吸收剂的 一 部分，由经回流吸收剂调节阀6 8分流 作为载热介质，进入富集油分馏上塔6 6 a (冷却段)。这股 作为冷却用吸收剂暂称为"载热用吸收剂"，经载热用吸收 剂循环泵6 9升压后，沿载热用吸收剂入口管7 0进入富集油 分馏上塔6 6 a (冷却段)的顶端，吸热后由载热用吸收剂出 口管7 Oa流出，再与来自分馏塔的高温回流吸收剂出口管7 2 a汇合，共同进入用外热源Q2加热的辅助加热器7 3 。后 者一般仅用于"乙烷回注"运行工况下，根据需要补充蒸发乙 烷所需的额外热量。由辅助加热器7 3流出的高温回流吸收 剂，用回流吸收剂增压泵7 4将其压力提高到略高于吸收塔内 压力的水平，再送入富集油提纯下塔5 5作为热源。上述高温回流吸收剂在三塔(富集油分馏下塔6 6及富集 油分馏上塔6 6 a (冷却段)，富集油提纯下塔5 5 ，和轻 油冷凝液提纯塔3 O)之间的热交换过程，是本发明的主要能 源整合(热能回收)措施之 一，对于降低产品能耗有重要作用。经过冷却的轻油蒸汽，由轻油蒸汽出口管7 5流出富集油 分馏上塔6 6 a (冷却段)，进入前置冷却器7 6 ，用冷却水 或空气冷却后(冷却介质进入口管为7 7、冷却介质出口管为 7 7 a)，再使用轻油蒸汽压缩机7 9加压，然后与来自冷凝 液提纯塔的低温轻油产品液体混合，此混合物由轻油蒸汽入口
管8 0 进入轻油蒸汽冷凝器3 8 。由于该混合物内所含轻油 的重成分比例较原来需要液化的轻油蒸汽高，气-液混合物可 以在较低的压力下液化。因此，轻油蒸汽压縮机7 9所需的电 功率可以大幅减少(取决于低温冷凝油量比例的多少)。轻油 蒸汽冷凝器3 8用冷却水或空气冷却，其冷却水入口管为8 1 a、冷却水出口管为8 1 。冷凝液化后的轻油产品经产品油增 压泵升8 2压后，由轻油产品出口管8 3送出。上述采用低温轻油冷凝液纯化后的低温冷凝油与压缩的 轻油蒸汽相混合，改变其成分，以大幅减少压縮机所需的电功 率，是本发明内的又一重要能源整合(电能节约)措施，对于 降低产品能耗有重要作用。进入前置冷却器7 6中产生的小量冷凝液(主要成分为吸 收剂凝液)，由回流冷凝液出入口管7 5a返回分馏塔顶端， 作为淋洗液使用。图1内的轻油冷凝液提纯塔3 0 、富集油提纯下塔5 5 、 富集油提纯上塔5 5 a、 l富集油分馏下塔6 6 、及富集油分 馏上塔6 6 a，均需同时进行传热与传质过程，最好的选择是 采用内部结构可以同时具备传热与传质双功能的新型 一 体化 多段"换热-反应塔(器)"(Exchanger- Reactor)，其热 回收效率和传质性能最好，将在以下图2中详述。但各塔也可 以选用传统的在塔侧装有多级再沸器的分段式填料塔，以分别 实现本发明所要求的传热与传质两方面的工艺要求。
鉴于该发明的方法与装置均具有极大的灵活性，其中部分 主要部件可以自成系统，作为独立的方法或设备单独使用，或 用于改造己有的工厂。例如(1 )采用下列部分主要部件可以自成系统，作为冷冻脱 水方法或装置单独使用，或用于改造已有的工厂。其中包括 冷冻脱水塔5 、主换热器2 、和轻油冷凝液分离器7 ;但主换 热器2原用的低温回流富集油冷源需改用冷冻机冷源代替。(2 )采用下列部分主要部件可以自成系统，作为直接冷 冻提取轻油的方法或装置单独使用，或用于改造已有的工厂。其中包括冷冻脱水塔5、主换热器2、轻油冷凝液分离器7 、 準干气冷冻器9 、三相分离器2 6 、和轻油冷凝液提纯塔3 0。但主换热器2原用的低温回流富集油冷源需改用冷冻机冷 源代替，轻油冷凝液提纯塔3 Q原用的回热吸收剂热源需改用 外热源代替。图2表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置所采用的塔内结构同时具备传热与传质双功能的- 体化多段"换热-反应塔"(Exchanger-Reactor)。本发明的突出优点之 一 在于其中广泛采用了高效率、小体积、多功能的"换热-反应塔。"'这种设备是近年来在紧凑式换器基础上发展起来的 一 种高效化工设备，它的内部结构允许同时进行传热与传质两种过程，并取得最高的效率，因而特别适用于本发明这种充分利用回收热量促进传质反应的工艺
流程。为了适应本发明的特殊需要，还须对该换热-反应塔进 行了必要的改进，其核心是充分利用先进的液膜技术，使原有 的高效率、小体积板翅式换热器，变为能够同时进行高效率传 质过程的设备。同时，根据工艺流程的需要，还需将每一座塔 的上下两段合为一体，构成"一体化多段"的特种换热-反应 塔。图2中以本发明采用的富集油提纯塔与富集油分馏塔两者为例，说明这种经过改进的新型一体化多段换热-反应器设备 的内部结构。图2左方画出本发明所采用的富集油提纯下塔5 5和富 集油提纯上塔5 5 a的一种可能的结构。其中A-A断面表示其 各管道进出口的布置；B-B断面表示各组流道的结构。经过膨胀降压的富集油气-液混合物由富集油入口管5 8进入提纯上、下塔的结合部。进塔后该混合液通过特制的第一 气液分离翅片段5 8 1使气液分离，并均匀分配到第一组流道 5 5 1内，其中的液体部分下降到第 一 组流道5 5 1的底部， 并通过该流道底部的 一 组特殊设计的排孔5 8 2进入第二组 长流道5 5 2的中部，在后者的翅片和流道壁的表面上形成液 膜向下流动， 一 直流到该塔的底部。由回流吸收剂入口管5 9进入第三组流道5 5 3底部的 高温回流吸收剂向上流动，并将热量传递给第二组长流道5 5 2中的富集油液膜，期温度足以使后者中的甲烷与部分分子量 较小的轻油成分蒸发。轻油蒸汽沿第二组长流道5 5 2的中心
向上浮升，与向下流动的温度较低的富集油液膜进行质量交 换，轻油蒸汽中一部分分子量较大的成分，重新冷凝并被富集油吸收。放热后的回流吸收剂，由回流吸收剂出口管5 9 a流出提纯塔。经过纯化的富集油，最后由提纯塔的下端的纯化富集油出口管6 3输出。由于第三组流道5 5 3与第二组长流道5 5 2之间的换热过程是连续进行的，因此，轻油成分的蒸发与再冷凝过程也 连续进行，其蒸发潜热的吸收与冷凝时再释放的过程也是连续进行的，发生两种过程之间的温度差别很小，接近于两流道间 的平均温压水平。故由回流吸收剂到富集油的净热量回收的热 效率损失，小于传统的分段式填料塔附加再沸器的净热量回收 的热效率损失。再分析富集油提纯上塔5 5 a内的传热与传质过程。低温 吸收剂由低温淋洗剂入口管5 4进入低温淋洗剂分配器5 4 1 ，被分散进入所有的两组流道即第一组流道5 5 i及第二组 长流道5 5 2 ，并在翅片和流道壁上形成液膜，向下流动。由 富集油入口管5 8进入第 一 组流道5 5 1的气-液混合物中的 气体部分，被分离后沿第一组流道5 5 1中心向上浮升，与向 下流动的低温吸收剂液膜相接触， 一面被冷却， 一面进行质量 交换，即气体中的轻油成分被吸收在低温吸收剂液膜中，生成 富集油，而甲烷则大部分保留在气态的残气内。这种残气穿过 特殊设计的第二气液分离翅片段6 0 1 ,绕过向下流动的低温 吸收剂液膜，由第一残气管6 Q排出。在第一组流道5 5 1内 新生成的富集油，则沿翅片与流道壁面向下流动，并通过一组特殊设计的排孔5 8 2流入第二组长流道5 5 2 。
同样，由提纯塔下部流道5 5 2上升到富集油提纯上塔5 5a内的甲烷和部分轻油蒸汽，在第二组长流道5 5 2中，也 与向下流动的低温吸收剂液膜相接触， 一面被冷却， 一面进行 质量交换，即气体中的轻油成分被吸收在富集油液膜中，而甲 烷则大部分保留在残气中，穿过特殊设计的第二气液分离翅片 段6 G 1，绕过向下流动的低温吸收剂液膜，也由第一残气管 6 0排出。
图2右方画出本发明所采用的富集油分馏下塔6 6及富 集油分馏上塔6 6 a的一种可能的结构。其中A-A断面表示其 各管道进出口的布置；B-B断面表示各组流道的结构。
提纯后的富集油经膨胀阀膨胀降压成为气-液混合物，由 富集油入口管6 5进入富集油分馏下塔6 6和富集油分馏上 塔6 6 a的联接部。进塔后混合液通过特制的第三气液分离翅 片段6 5 1使气液分离，并均匀分配到第四组流道6 6 1内， 其中的液体部分，下降到第四组流道6 6 1的底部，并通过该 流道底部的一组特殊设计的第二排孔6 5 2，进入第五组长流 道6 6 2的中部，在后者的翅片和流道壁的表面上形成液膜向 下流动， 一直流到该塔的底部。
由回流吸收剂入口管7 2进入第六组流道6 6 3底部的
高温回流吸收剂向上流动，并将热量传递给第五组长流道6 6 2中的富集油液膜，其温度足以使后者中全部的甲烷与全部的 轻油成分蒸发，还可能夹杂极小量的吸收剂蒸汽。甲烷、轻油与小量吸收剂蒸汽沿第五组长流道6 6 2的中心向上浮升，与 向下流动的温度较低的富集油液膜进行质量交换，大部分吸收 剂蒸汽和小部分分子量较大的轻油成分，重新冷凝并被富集油 吸收而回流。在第六组流道6 6 3内放热后的高温回流吸收 剂，由出口管7 2 a流出提纯塔。由于富集油被回流吸收剂加热的温度很高，同时其压力又 很低，该富集油在到达塔底时，其中所含的轻油成分基本上都 被蒸发殆尽，经过分馏的富集油已成为再生吸收剂，只含极少 量的最重轻油成分(杂质)，准备送回低温吸收塔重复使用。 这种含有少量杂质的再生吸收剂，最后由提纯塔的下端的再沸 器入口管6 7a输入塔外的再沸器6 7 (参见图l )进一步提纯。再分析富集油分馏上塔6 6a内的传热与传质过程。回流 的冷凝液(以冷凝的吸收剂为主)由回流冷凝液入口管7 5 a 进入冷凝液分配器7 5 2，被分散后的冷凝液进入第五组长流 道6 6 2的顶部，并在翅片和流道壁上形成液膜，向下流动。 由富集油入口管6 5进入第四组流道6 6 1的气-液混合物中的气体部分，被分离后向上浮升，并穿过流道壁面上的另外一 组特殊设计的第二排孔6 5 3，进入第五组长流道6 6 2的中
部，与来自富集油分馏上塔6 6下端并向上浮升的轻油蒸汽汇 合， 一同向上流动。这股混合轻油蒸汽，被由载热用吸收剂入口管7 0进入第七组流道6 6 4的载热用吸收剂所冷却；同时轻油蒸汽又与向下流动的回流冷凝液膜相接触， 一 面被冷却， 一面进行质量交换，主要是气体中的极少量的吸收剂蒸汽被冷 凝并溶入冷凝液膜中，而轻油蒸汽则保留在气态。这种气态轻油蒸气穿过特殊设计的第四气液分离翅片段7 5 1，绕过向下 流动的回流冷凝液膜，由轻油蒸汽出口管7 5排出。吸热后的 载热用吸收剂，则由载热用吸收剂出口管7 0 a流出。由再沸器出口管6 7 b回送到分馏塔底部的少量轻油及 吸收剂蒸汽，首先穿过一组特殊设计的第五气液分离翅片段6 7 1，绕过向下流动的高温回收吸收剂液膜，向上进入第五组 长流道6 6 2，与该流道中蒸发的轻油蒸汽共同上升，按以上 所述工艺处理。本发明中还可以采用其他形式的新型 一 体化多段换热 -反 应设备，其原理与此相同，故不在此详述。图3表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备的另一种选择，其 中的冷冻脱水塔在轻油露点以上运行。图3是图1所示的基本流程的 一 种特定应用方式，它适 用于两类特定情况(i )原料碳氢化合物气体中轻油成分 较低，当气体通过冷冻脱水塔降低温度后，其出口温度尚高于
轻油成分的露点，故并无轻油成分冷凝。(2 )在处理含有高 浓度轻油成分的碳氢化合物气体时，如果所采用的抑制剂溶 液的粘度较高，特别是有些常用的有机物抑制剂如乙二醇等， 可能在冷却剂与轻油的混合液体向下流动时，由于轻油再蒸 发，引起混合液的泡沫化，以致在轻油冷凝液分离器内轻油冷 凝液难于和冷却剂分离。在此情况下，有必要控制气体在冷冻 脱水塔出口处的温度，使其不致降低到轻油的露点，不使轻油 在冷冻脱水塔中冷凝。(无机盐水溶液一般黏度较低，可能不 出现此种情况。)在此两类情况下，图l中原有的轻油冷凝液 分离器7 ，以及输送相应的输送轻油冷凝液的诸部件(含轻油冷凝液出口管1 0 、冷凝液增压泵1 1 、 一对切换阀3 1与3 1 a)都可以取消，运行时轻油冷凝过程只发生在準干气冷冻 器9内。这就是图3与图1的不同之处。也可以认为，图3所 示流程是图1流程的 一 种简化。图3所示系统的工艺与设备的其余部分与图1并无不 同，所有原部件的名称与编号也无改变，故在此无需另加补充 说明。图4表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备的又 一 种选择，其 中在两个冷冻步骤之间，采用吸附式吸水剂将第 一 步冷冻脱水 生成的準干气进一步脱水成为干气，然后再进行干气的第二步 冷冻。
图4是在图3的冷冻脱水塔6与準干气冷冻器9之间，插 入一个第二级吸附式脱水器8 4 ，其中采用吸附式(固体)脱 水剂，使由冷冻脱水塔流出的準干气通过其中时，温度虽基本 不变，但可以进一步脱除準干气内剩余的极少量水分，变为露 点温度低于準干气冷冻器内最低温度的"低露点"準干 气。图4所示系统的优点是可以取消注入準干气冷冻器的水合 物抑制剂，从而完全取消轻油冷凝液与抑制剂溶液分离的工艺 步骤。此时由冷干气管8 5进入準干气冷冻器9的气体，其中水的露点已经降低到冷冻器内最低温度之下，不致产生冷凝 水，故水合物抑制剂补充管2 0可以取消，而原有的三相分离 器2 6亦可改为两相分离器。相应的回收冷却剂管2 7a也可 取消。但本发明内所采用的吸附式脱水器，比目前采用膨胀-压縮机的深冷处理工艺所采用的吸附式(固体)脱水器简单， 因为进入本发明内所采用的吸附式脱水器8 4的气体已经经 过冷冻脱水，其中剩余的含水量极少，比一般管道输送标准约 低得多(可能低一个数量级，取决于原料碳氢化合物气体的 轻油含量与水合物抑制剂种类)，故完全有可能采用吸附式脱 水剂一次通过式的单塔，而不用多塔轮流再生的复杂系统。在 图4内，吸附式脱水剂由吸附式脱水剂入口管8 6定期补充， 而由吸附式脱水剂出口管8 7定期排出。图4所示系统的工艺 与设备的其余部分与图2完全相同，所有原部件的名称与编号 也无改变，故在此无需另加说明。 图5表示本发明提出的高度灵活的碳氢化合物气体处 理方法与装置的基本工艺流程及其主要设备，在处理原料气的 压力远高于输出残气的输气管网压力时的另种一选择，其中采 用了高压气体膨胀-压縮机作为冷源，以代替冷冻机冷源。图5在以下三方面与图4有显著不同一、 采用不同的冷源。由图5可见，在原料碳氢化合物气 体的压力远高于输出残气的输气管网压力的情况下，采用了气体膨胀-压縮机组中的气体膨胀机8 8，使冷冻脱水后的碳 氢化合物气体(来自第二级脱水器的气体出口的冷干气管8 5 )膨胀到略高于输出残气管网所要求的压力。气体通过膨胀 而降温，自行冷冻，这就可以完全取代图3中使用工业冷冻机 提供的外部冷源的冷冻工艺。气体膨胀冷冻后产生的残气与轻 油冷凝液混合物，由混合液管8 9送入原三相分离器2 6 (现 仅需用两相)进行分离。但本发明对气体膨胀-压縮机的使用 方式与深冷处理方法不同，由于本发明内经膨胀后的碳氢化合 物气体残气可直接送入输气管网，无需再行压縮，故并不需 要消耗大量能源去再压縮残气。二、 利用过冷气体冷冻回流吸收剂。如果膨胀后的干气温 度能够"过冷"到吸收器所需的温度以下，还可以有多余的制 冷量供冷冻回流吸收剂之用。图5表示"过冷"的残气由原第 二冷冻剂入口管2 5送入吸收剂预饱和器4 7作为冷源，再由 原第二冷冻剂出口管2 5 a流出，同样代替了图3内原用的冷 冻机冷源。三、利用气体膨胀-压縮机组内的压缩机9 Q，代替图3 内采用外电源的压縮机，将由前置冷却器7 6预冷后经轻油蒸 汽输送管9 1送入的轻油蒸汽，压縮到冷凝所需压力。压縮后 的轻油蒸汽沿增压轻油蒸汽管9 2与经过低温轻油液体减压 阀3 7减压后的低温轻油液体相混合，进入轻油蒸汽冷凝器3 8共同冷凝。如果原料碳氢化合物气体的压力足够高，气体膨胀机所 产生的机械功一般远远大于压缩轻油蒸汽所需的功率，还有可 能利用气体膨胀机所产生的剩余功率发电(图内未画出)，从 而替代更多的厂用电，进一步节约能源。图5所示系统的工艺与设备的其余部分与图4内的完全 相同，所有原部件的名称与编号也无改变，故在此无需另加说 明。综上所述，本发明提供一种碳氢化合物气体(含天然气) 处理方法与装置，可以高效率、低能耗、廉价地处理各种不同 压力(由1至1 0 0大气压以上)、温度(常温至1 2 Q『F以 上)、含水量(不限)与轻油成分浓度(不限)的碳氢化合物 气体，而且在运行过程中，其提取乙烷的回收率可以由9 5 %至2 %的大范围内灵活调节，同时仍能保持丙烷及更高分子轻 油成分的最高回收率，以适应市场需要的波动。它在目前碳氢 化合物气体价格不断上升引起轻油利润率变动时，能够保证
处理厂的运行获得最大利润。鉴于该发明的方法与装置均具有 极大的灵活性，该发明中的初步冷冻脱水部分可以自成系统， 作为 一 种高效而廉价的冷冻脱水方法与装置单独使用或用于 改造已有的工厂。该发明中的冷冻脱水部分加上轻油冷凝液处 理部分，也可以自成系统，作为一种高效而廉价的直接冷冻提 取轻油的处理方法与装置单独使用或用于改造已有的工厂或 用于改造已有的工厂。还必须指出，除以上所说明的本发明方法的系统图及其代 表的工艺与设备的基本特征之外，根据本发明权利要求书中所 述的原则与基本特征，利用普通的工程技术，还可以设计出各 种不同的工艺与设备，进行各种改进，与设计出各种代用品。
权利要求
1. 一种碳氢化合物气体处理方法，其特征在于，该方法包含以下主要工艺步骤(1)碳氢化合物气体分两步冷冻首先利用低温回流残气与低温回流富集油对原料碳氢化合物气体进行初步冷冻，以实现同时脱水与轻油成分的部分冷凝，并产生準干气；(2)将该轻油的部分冷凝液分离并回注到已冷却的準干气内，再采用冷冻机提供的冷源进行深度冷冻，以进一步脱水并使其中轻油成分充分冷凝；(3)分离该轻油冷凝液并进行提纯，脱除其中的甲烷与过量的乙烷，成为低温冷凝油；(4)采用可变乙烷回收率的吸收工艺生产富集油；(5)采用可变乙烷排放量的提纯方法同时脱除富集油中的甲烷与过量的乙烷；(6)采用最大限度能源整合方法回收余热进行富集油分馏与吸收剂再生；(7)采用低温冷凝油注入轻油蒸汽的混合液化方法以降低轻油产品液化能耗，取得最终产品-液态轻油。
2 .如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，其中步骤(6 )中采用的能源整合方法，包括以下 步骤，以达到最大限度节能目的(1 )利用高温再生吸收剂回流作为富集油分馏与提纯的热源；(2 )利用高温轻油蒸汽的热量回收作为提纯富集油的热源。
3 .如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，其中步骤(1 )所述的碳氢化合物气体分两步冷冻 第 一 步为采用由低温回流残气与回流富集油冷却 一 种含水合 物抑制剂的水溶液，然后使该低温水溶液与原料碳氢化合物气 体直接接触放热，进行碳氢化合物气体的初步冷冻脱水， 并产生準干气；第二步采用由冷冻机提供的冷冻液进行深度冷 冻。
4 .如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，其中步骤(4)采用的可变乙垸回收率吸收工艺，以改变吸收剂流量的方法来实现改变富集油内的乙烷回收率。
5.如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其特征在于，其中步骤(5 )采用的可变乙烷排放量的提纯方法，以改变提纯塔的压力和底部温度的方法来实现脱除甲烷与超出需要的乙烷。
6.如权利要求3所述的碳氢化合物气体处理方法，其特征在于，其中的分两步冷冻的两个冷冻步骤之间，采用吸附 式吸水剂将第 一 步冷冻脱水生成的準干气进 一 步脱水成为干 气，然后再进行干气的第二步冷冻。
7 .如权利要求6所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，其中在两个冷冻步骤之间采用吸附式吸水剂生成干 气，所生成的干气压力高于残气输气管网的压力时，采用气体 膨胀机将干气膨胀，使之过冷到低于冷冻吸收工艺所需的低 温，以取代冷冻机提供的冷源。
8 .如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，其中该方法中碳氢化合物气体的初步冷冻脱水工 艺，可自成系统，作为冷冻脱水工艺单独使用；即利用其输出 的低温準干气及冷冻机为冷源，对原料碳氢化合物气体进行冷 冻，使之成为符合输气管含湿量标准的干气产品输出。
9 .如权利要求1所述的碳氢化合物气体处理方法，其 特征在于，该方法中的下列部分主要工艺步骤，作为直接冷凝 处理提取冷凝油的工艺使用；其中包括(1 )碳氢化合物气体分两步冷冻首先利用低温回流残 气与低温回流富集油对原料碳氢化合物气体进行初步冷冻，以 实现同时脱水与轻油成分的部分冷凝，并产生準干气；(2 )将该轻油的部分冷凝液分离并回注到已冷却的準干 气内，再采用冷冻机提供的冷源进行深度冷冻，以进一步脱水 并使其中轻油成分充分冷凝；(3 )分离该轻油冷凝液并进行提纯(脱除其中的甲烷与 过量的乙垸)成为低温冷凝油。
10.—种碳氢化合物气体处理装置，该设备可以高效、 节能而廉价地处理含有不同压力、温度、含水量与轻油浓度的碳氢化合物气体，其提取乙垸的回收率在9 5%至2%的大范 围内自由调节，同时仍能保持丙垸及更高分子轻油成分的最高 回收率，其特征在于，该装置包含以下主要处理部件一冷冻脱水塔分别与预冷原料气入口管、準干气出口管、冷却剂入口管、及液体出口管相连接；一準干气冷冻器分别与準干气出口管、轻油冷凝液出口 管、水合物抑制剂补充管、低温回流富集油出口管、低温回流 富集油入口管、第一冷冻剂出口管、第一冷冻剂入口管、及干 气混合物出口管相连接；一轻油冷凝液分离器分别与液体出口管、冷却剂出口管、 及轻油冷凝液出口管相连接；一三相分离器分别与冷干气管、干气混合物出口管、回收 冷却剂管、轻油冷凝液出口管相连接；一轻油冷凝液提纯塔分别与轻油冷凝液出口管、残气出口 管、冷凝油出口管、冷凝油回流管、回流热吸收剂入口管、及 回流热吸收剂出口管相连接；一可变参数的低温吸收塔分别与冷干气管、低温吸收剂入 口管、残气排出管、残气转送管、及富集油排出管相连接；--富集油提纯下塔、富集油提纯上塔分别与富集油入口 管、纯化富集油出口管、第 一 残气管、低温淋洗剂入口管、回 流吸收剂出口管、及回流吸收剂入口管相连接；一富集油分馏下塔、富集油分馏上塔分别与富集油入口 管、轻油蒸汽出口管、回流冷凝液入口管、载热用吸收剂出口 管、载热用吸收剂入口管，再生吸收剂出口管、再生吸收剂入 口管，再沸器入口管、及再沸器出口管相连接；一轻油蒸汽冷凝器分别与轻油蒸汽入口管、冷却水入口 管、冷却水出口管、及轻油产品出口管相连接。
11 .如权利要求1 Q所述的碳氢化合物气体处理装置， 其特征在于，其中所使用的轻油冷凝液提纯塔、富集油提纯下 塔和富集油提纯上塔、及富集油分馏下塔和富集油分馏上塔， 采用塔内结构同时具备传热与传质双功能的 一 体化多段"换热 -反应塔"，能够实现相应的全部提纯、分馏、与热能回收工 艺要求。
12.如权利要求8所述的碳氢化合物气体处理装置， 其特征在于，其中所使用的轻油冷凝液提纯塔、富集油提纯下 塔和富集油提纯上塔、及富集油分馏下塔和富集油分馏上塔采 用塔外附加多级再沸器的分段结构填料塔，以分别实现相应的 全部提纯、分馏、与热能回收工艺要求。
全文摘要
一种碳氢化合物气体处理方法，包含碳氢化合物气体分两步冷冻首先利用低温回流残气与低温回流富集油对原料碳氢化合物气体进行初步冷冻，并产生准干气；将该轻油的部分冷凝液分离并回注到已冷却的准干气内，再深度冷冻，以进一步脱水并使其中轻油成分充分冷凝；分离、提纯，脱除其中的甲烷与过量的乙烷；采用可变乙烷回收率的吸收工艺生产富集油；采用可变乙烷排放量的提纯方法同时脱除富集油中的甲烷与过量的乙烷；采用最大限度能源整合方法回收余热进行富集油分馏与吸收剂再生；采用低温冷凝油注入轻油蒸汽的混合液化方法以降低轻油产品液化能耗，取得最终产品—液态轻油。
文档编号C10G5/06GK101108978SQ20061009938
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者吕应中 申请人:吕应中