[发明专利]等压开路致冷NGL回收

说明书

本申请是申请日为2009年4月30日、发明名称为“等压开路致冷NGL回收”、申请号为200980117394.6的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于从包含烃的供气流中回收天然气液体的改进工艺，尤其涉及从供气流中回收丙烷和乙烷。

背景技术

天然气包含各种烃，包括甲烷、乙烷和丙烷。天然气通常具有大量比例的甲烷和乙烷，即甲烷和乙烷通常总计占该气体的至少50摩尔％。该气体也包含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、二氧化碳和其他气体。除了天然气之外，其他包含烃的气流也可能包含更轻和更重烃的混合物。例如，在炼厂工艺中形成的气流能够包含待分离的烃的混合物。这些烃的分离和回收能够提供有用的产品，其能够直接使用或用作其他工艺的原料。这些烃通常作为天然气液体(NGL)(或称天然气凝析液)回收。

本发明主要针对包含烃的气流中C₃+组分的回收，尤其针对从这些气流中回收丙烷。典型的用于依照下述工艺处理的天然气原料约以摩尔％计可以包含：92.12％甲烷、3.96％乙烷和其他C₂组分、1.05％丙烷和其他C₃组分、0.15％异丁烷、0.21％正丁烷、0.11％戊烷或更重烃，其余主要由氮气和二氧化碳构成。炼厂气流可以包含较少的甲烷和较高含量的更重烃。

已经使用各种工艺进行从供气流中回收天然气液体，例如气体的冷却和致冷、油吸收、致冷油吸收或通过使用多个蒸馏塔。新近以来，使用Joule-Thompson阀或透平膨胀机的低温膨胀工艺已经成为用于从天然气中回收NGL的优选工艺。

在典型的低温膨胀回收工艺中，通过与该工艺的其他流和/或外部致冷源(例如丙烷压缩-致冷系统)进行热交换将加压的供气流冷却。随着该气体冷却，可以将液体冷凝和收集在一个或多个分离器中作为包含所需组分的高压液体。

可以将该高压液体膨胀到较低的压力并分馏。在蒸馏塔中将包括液体和蒸气的混合物的该膨胀的流分馏。在该蒸馏塔中，挥发气体和较轻的烃作为塔顶蒸气除去，较重的烃组分在底部作为液态产物离开。

典型地不将该供气完全冷凝，可以将从该部分冷凝中剩余的蒸气通过Joule-Thompson阀或透平膨胀机到较低的压力，在该较低压力作为对该流的进一步冷却的结果进一步冷凝液体。将该膨胀的流作为供气流进料到该蒸馏塔。

向该蒸馏塔提供回流，典型地提供在冷却之后但在膨胀之前部分冷凝的供气的一部分。各种工艺使用其他回流来源，例如加压提供的残余气体的循环流。

尽管已经尝试了上述一般低温工艺的各种改进，但这些改进仍继续使用透平膨胀机或Joule-Thompson阀以对该蒸馏塔的供气流进行膨胀。将会需要具有用于改进从天然气供气流中提高NGL的回收率的改进工艺。

发明内容

本发明涉及用于从供气流中回收NGL的改进工艺。该工艺使用开路混合致冷剂工艺以实现高NGL回收水平所需的低温。使用单一蒸馏塔以将较重的烃从较轻的组分(例如销售气)中分离出来。将来自该蒸馏塔的塔顶流冷却以部分液化该塔顶流。将该部分液化的塔顶流分离成包括较轻烃(例如销售气)的蒸气流和用作混合致冷剂的液体组分。该混合致冷剂提供工艺冷却，一部分该混合致冷剂用作回流以使该蒸馏塔富集关键组分。用该蒸馏塔中富集的气体，在较高的温度冷凝该蒸馏塔的塔顶流，该蒸馏塔在比通常为了NGL的高回收率所用的温度更高的温度运行。该工艺在不如Joule-Thompson阀或透平膨胀机基装置那样膨胀该气体而仅用单一的蒸馏塔的情况下实现了所需NGL组分的高回收率。

在本发明的工艺的一种实施方案中，回收C₃+烃，尤其是丙烷。根据需要保持温度和压力以实现基于进入的供气流的组成实现所需的C₃+烃的回收率。在该工艺的该实施方案中，将供气进入主热交换器并冷却。将该冷却的供气进料到蒸馏塔，在该实施方案中气用作脱乙烷塔。对该供气流的冷却可以主要由较热的致冷剂(例如丙烷)提供。该蒸馏塔的塔顶流进入该主热交换器，并被冷却到用于制备该混合致冷剂且用于从该系统中提供所需的NGL回收率所需的温度。