[发明专利]烃气体加工

说明书

发明背景

本发明涉及分离含烃气体的方法和设备。根据美国法典119(e)节第35条，申请人要求2009年6月11日提交的美国临时申请序号61/186,361的优先权的权益。根据美国法典120节第35条，申请人还要求2009年2月17日提交的美国临时申请序号12/372,604的部分继续申请的权益。受让人SME联合公司和奥特洛夫工程公司是联合研究协议的各方，该协议在做出本申请的发明之前生效。

可以从多种气体例如天然气、炼厂气和获得自其它烃类物料(例如煤、原油、石脑油、油页岩、沥青砂和褐煤)的合成气物流中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和/或更重的烃。通常，天然气的主要部分是甲烷和乙烷，即，甲烷和乙烷总共占所述气体的至少50mol％。所述气体还含有相对较少量的更重的烃，例如丙烷、丁烷、戊烷等，以及氢气、氮气、二氧化碳和其它气体。

本发明通常涉及从此类气体物流中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和更重的烃。对根据本发明进行加工的气体物流的一般分析为：约90.0％的甲烷，4.0％的乙烷和其它C₂组分，1.7％的丙烷和其它C₃组分，0.3％的异丁烷，0.5％的正丁烷，0.8％的戊烷及戊烷以上烃，其余由氮气和二氧化碳组成。有时也存在含硫气体。

历史上天然气及其天然气液体(NGL)组分价格的循环波动有时降低了乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和更重的组分作为液体产物的增值。这导致了对可以提供更有效的回收这些产物的方法的需求和对于能以更低的资本投资来有效地提供回收的方法的需求。可得到的分离这些物料的方法包括基于冷却和冷冻气体、油吸附和冷冻油吸附的那些。此外，深冷法由于可以得到能够产生能量同时膨胀并从被处理的气体中提取热量的经济的设备而变得普及。取决于气源的压力、气体的丰度(乙烷、乙烯和更重的烃的含量)、想要的最终产品，可以使用这些方法中的每一种或它们的组合。

深冷膨胀法现在通常优选用于回收天然气液体，因为它们提供最简单、容易的启动、操作灵活性、高效、安全和良好的可靠性。美国专利序号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；再次授予的美国专利序号33,408和共同未决申请序号11/430,412、11/839,693、11/971,491和12/206,230描述了相关方法(尽管本发明的描述在某些情况下基于不同于所引用的美国专利中描述的那些的加工条件)。

在一般的深冷膨胀回收法中，将原料气体物流在压力下通过与所述方法的其它物流和/或外部冷冻源例如丙烷压缩-冷冻系统换热而被冷却。因为气体被冷却了，液体可以冷凝并作为含有一些想要的C₂+组分的高压液体收集在一个或多个分离器中。取决于气体的丰度和形成的液体量，可将高压液体膨胀至更低的压力并进行分馏。在所述液体的膨胀过程中出现的蒸发导致物流的进一步冷却。在一些条件下，希望所述高压液体在膨胀之前被预冷却以进一步降低由膨胀导致的温度。将包含液体和蒸气的混合物的膨胀的物流在蒸馏塔中(脱甲烷塔或脱乙烷塔)分馏。在所述塔中，将膨胀冷却的物流进行蒸馏以便将残余的甲烷、氮气和其它挥发性气体作为顶部蒸气与作为底部液体产物的想要的C₂组分、C₃组分和更重的烃组分分开，或者将残余的甲烷、C₂组分、氮气和其它挥发性气体作为顶部蒸气与作为底部液体产物的想要的C₃组分和更重的烃组分分开。

如果原料气体没有完全冷凝(一般没有)，可以将部分冷凝剩余的蒸气分为两股物流。使所述蒸气的一部分经过做功膨胀机或引擎、或膨胀阀，变为更低的压力，额外的液体作为所述物流进一步冷却的结果被冷凝。膨胀之后的压力与蒸馏塔的操作压力基本相同。将膨胀产生的混合的蒸气-液相作为原料供应给所述塔。