[发明专利]烃气加工工艺

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于分离一种含烃气体的工艺和设备。本申请依据美国法典，第35条第119(e)部分，要求于2007年10月18日提交的在先美国临时申请60/980,833和于2008年2月4日提交的美国临时申请61/025,910的优先权。 

乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、和/或较重烃可从多种气体中回收，所述多种气体比如是天然气、炼厂气、和从比如煤、原油、石脑油、油页岩、焦油砂和褐煤的其它烃材料中获得的合成气体流。天然气通常具有较大比例的甲烷和乙烷，也就是说，甲烷和乙烷一起占气体的至少50摩尔百分比。该气体还含有较少量的较重烃，比如丙烷、丁烷、戊烷及类似物，还包括氢、氮、二氧化碳和其它气体。 

本发明通常涉及从这样的气体流中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和较重烃。根据本发明的要被处理的气体流的典型分析为，以近似的摩尔百分比计，80.8％甲烷、9.4％乙烷和其它C₂组分、4.7％丙烷和其它C₃组分、1.2％异丁烷、2.1％正丁烷和1.1％戊烷+，以及由氮和二氧化碳组成的余量。有时还存在含硫气体。 

天然气及其天然气液体组分(NGL)在价格上的历史周期性波动有时会降低乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和作为液体产物的较重组分的增加值。这已经导致对下述工艺的需求：可提供回收这些产物的更高效的工艺、对于可以以较低资金投入提供高效的回收的工艺、以及对于可更容易地适应或调整以在大范围内改变特定组分的回收率的工艺的要求。用于分离这些材料的可用工艺包括那些基于气体的冷却和制冷、油吸收、和制冷油吸收的工艺。另外，由于在产生动力而同时膨胀并从正被处理气体中提取热量的经济型设备的可用性，低温工艺已经变得很流行。依据气体源的压力、气体的富含性(乙烷、乙烯和较重烃 含量)和期望的终端产物，可采用这些工艺中的每一种或其结合。 

低温膨胀工艺现在一般对于天然气液体回收是优选的，因为它为启动容易、操作灵活性、良好效率、安全性、及良好可靠性提供最大简单性。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；重新公布的美国专利33,408；共同待决申请11/430,412；11/839,693；和11/971,491描述了相关工艺(尽管本发明的描述在某些情况下是基于与所引用的美国专利中描述的处理条件不同的处理条件)。 

在典型的低温膨胀回收工艺中，压力下的进料气体流通过与工艺中的其它流和/或比如丙烷压缩-制冷系统的外部制冷源进行热交换而被冷却。在气体被冷却时，液体可被冷凝和收集在一个或多个分离器中，作为含有期望的C₂+组分的高压液体。依据该气体的富含性和形成的液体量，高压液体可膨胀至较低压力并被分馏。在液体膨胀期间发生的汽化导致流的进一步冷却。在一些条件下，可能期望在膨胀之前预冷却高压液体，以便进一步降低由膨胀产生的温度。膨胀流(包括液体和蒸汽的混合物)在蒸馏(脱甲烷器或脱乙烷器)塔中被分馏。在塔中，膨胀冷却流被蒸馏，以把作为塔顶馏出蒸汽的残余甲烷、氮、及其它易挥发性气体与作为底部液体产物的希望的C₂组分、C₃组分及较重烃组分分离，或者把作为塔顶馏出蒸汽的残余甲烷、C₂组分、氮、及其它易挥发性气体与作为底部液体产物的希望的C₃组分和较重烃组分分离。 

如果进料气体没有被完全冷凝(通常它不会)，则部分冷凝剩余的蒸汽可被分开成两支流。蒸汽的一部分通过做功膨胀机或装置或者膨胀阀至一较低压力，在该较低压力下另外的液体由于流的进一步冷却而被冷凝。膨胀之后的压力基本与蒸馏塔操作的压力相同。膨胀所产 生的组合蒸汽-液体相作为进料供给至塔。