[发明专利]减少进入低温蒸馏过程的进料物流的冷冻和脱水负荷

说明书

调节低温蒸馏塔用酸性气体进料物流的系统，包含脱水单元，设置其以将酸性气体进料物流分离成包含水的第一物流以及进料物流；以及与该脱水单元以及该低温蒸馏塔二者连接的顺序冷却组合体，其中该顺序冷却组合体包含第一级，设置其以将进料物流分离成部分冷却的进料物流以及包含酸性气体的第二物流，第二级，设置其以将部分冷却的进料物流冷却成为冷却的进料物流以及包含酸性气体的第三物流，以及冷却的进料物流集管，其与低温蒸馏塔进料口连接，其中设置第一级、第二级、或者二者以输送第二以及第三物流至少之一至低温蒸馏塔的底部区域。

相关申请的相互引用

本申请请求2015年2月27日提交的名称为减少进入低温蒸馏过程的进料物流的冷冻和脱水负荷的美国临时专利申请62/126,147的优先权权利，其整体引入本申请作为参考。

背景技术

技术领域

本说明书总体上涉及流体分离的领域。更具体地说，该说明书涉及污染物，例如酸气体，与烃的低温分离。

相关技术的描述

本节意图是引入可能与本说明书有关的各方面本领域技术。本论述旨在提供框架以促使更好理解本说明书的具体方面。因此，很清楚本部分应该就此而论来理解，而非必须作为现有技术引入。

来自储层的诸如甲烷以及乙烷之类的天然气烃的生产时常携带偶然产生的非烃类气体。上述气体包括污染物、比如二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、硫化羰、二硫化碳以及各种硫醇至少之一。当由储层产生的进料物流包括混合有烃的这些污染物时，该物流时常被称为酸性气体。

许多天然气储层具有相对低百分比的烃以及相对高百分比的污染物。污染物可以用作稀释剂以及减少烃的热含量。此外，在水存在下一些污染物可以变得非常有腐蚀性。

通常期望从包含烃的物流除去污染物以产生脱硫以及浓缩的烃类。管线质量天然气的规格一般要求最高2-4％的CO₂以及1/4喱H₂S每100标准立方英尺(scf)(按体积4份每百万(ppmv))或者5毫克每正常立方米(mg/Nm³)的H₂S。诸如天然气液化厂或者脱氮装置之类的低温过程一般需要低于50份每百万(ppm)的CO₂。

从烃类分离污染物是困难的以及因此显著的工作已经应用于开发发烃类/污染物分离方法。这些方法大体分成三类：通过溶剂的吸收(物理、化学和混合)、通过固体的吸附、和蒸馏。

通过一些混合物蒸馏的分离可以是相对简单的以及，由此，广泛用于天然气工业。然而，天然气烃，主要是甲烷、以及在天然气中最通常污染物之一，二氧化碳的混合物的蒸馏存在极大困难。常规的蒸馏原理以及常规的蒸馏设备假定的是在该蒸馏塔各处仅存在蒸气以及液相。然而，如果需要管线或更好质量烃类产物，则通过蒸馏将CO₂与甲烷分离涉及会导致CO₂凝固的温度和压力条件。这些蒸馏技术一般所需的较低温度典型地称为深冷温度。

某些低温蒸馏提供适当的途径以处理在形成固体的污染物与烃的分离期间固体的形成以及后续熔化。例如，在特定的温度压力条件下与烃和污染物的液相混合物平衡的固体污染物的形成可以在受控冷冻区域部分中进行。另外和/或替代的深冷分离系统方案是本领域已知的，例如，在蒸馏塔外凝固CO₂的系统，以及本说明书以下特意仔细考虑以及包括上述替代系统。

历史上的低温蒸馏，在接纳至低温蒸馏塔之前调节进料气体。该进料气体调节通常包括两个主要步骤：(1)除去足够量的水分，以及(2)在引入进入深冷工艺中之前，将该进料急冷至适当的温度。