分离烃气体的方法
【专利说明】分离烃气体的方法
[0001 ] 发明背景
[0002]本发明涉及一种用于改进从烃气体中回收(:2或(:3以及较重组分的方法和设备。
[0003]在常规的从烃气体中提取乙烷或丙烷以及更重质的成分的方法中，携带C2和/或C3的气体经过膨胀热交换(或压缩之后再膨胀)和制冷的组合处理以获得部分冷凝的气流，该气流收集在通常具有50至1200psia左右的气压和-50°至-200° F左右的温度的进料分离器中。根据使特定气体部分冷凝所必需的压力和温度以及在所述方法中能够进行进料的压力和温度，所述条件可以显著变化。由部分冷凝而得的液体作为中柱供料被注入名为重质分馏柱(HEFC)的分馏柱中，来自供料分离器的蒸汽通过热交换、膨胀或其他方法被进一步冷却，然后作为供料进入轻质分馏柱(LEFC)中。通过适当的热交换方法部分冷凝来自HEFC的顶部蒸汽以使来自LEFC的顶部气流产生回流。在通常的体系中，HEFC柱在低于或基本上相当于HEFC进料分离器(在部分冷凝的液体从分离器到达HEFC的过程中可允许有轻微的压力下降)的压力下运行，HEFC顶部气体在约为0°至-170°F的温度下排出。所述顶部蒸汽针对来自于LEFC的残留蒸汽的热交换提供了作为回流流入LEFC的部分冷凝物。
[0004]在膨胀至LEFC压力之前对所述气体的预冷却通常会导致形成高压冷凝物。为避免膨胀器的损坏，如果形成了高压冷凝物，则通常用焦耳-汤姆逊阀使其单独膨胀而分离，并进一步将其供于HEFC柱的中部作为供料使用。在这种方法中的制冷有时完全通过高压气体部分冷凝后至柱运行压力后残留的蒸汽的膨胀做功来产生。其他方法还可包括对高压气体的外部制冷以提供部分所需的冷却。
[0005]处理天然气时，通常能够在600-1000psia的管线压力下进行供料。在这种情况下通常会膨胀至约为150-300psia的压力。在一个替代性的方法中，可设计从炼油气中提取乙烷、乙烯、丙烷或丙烯的设备。炼油气通常能够在150psia至250psia的气压下获得。在这种情况下，为了方法设计人的便利，LEFC可设计为在低于可获得的炼油气气压下运行，例如在50-100psia的气压下运行，从而使扩张做功可用于对所述方法提供制冷。这会导致更低的LEFC温度并会增加潜在的热泄露和其他跟低温相关的工程问题。将炼油气压缩至更高的气压以使其之后能够在做功膨胀机器中膨胀来提供整个方法中的制冷，在这种情况下也是可行的。
[0006]授予J.古诗比(Jerry 6.611147)的美国专利如.4，251，249描述了从气流中分离C3以及更重质的烃的方法的一种常规流程计划。
[0007]发明概述
[0008]本发明的一个实施方式，描述了一种将至少含有甲烧、乙烧和C3成分的经气体分离为主要包含乙烷和轻质组分的部分和主要含有C3和较重组分;或主要含有甲烷和轻质组分的部分和主要含有C2和较重组分的部分的方法，所述方法中:
[0009](a)供料气体在一个或多个热交换器以及膨胀步骤中进行处理，以提供至少一种部分冷凝的烃气体，从而提供了至少一种第一残留蒸汽和至少一种含有(:2或(:3的液体，所述液体还包含轻质烃；
[0010](b)至少一部分含有C2或C3的液体被导入蒸馈柱中，其中，所述液体被分离为含有轻质烃的第二残留和含有&或(:3的产物;包括:
[0011 ] (1)冷却所述第二残留以使其部分冷凝；
[0012](2)使一种所述第一残留蒸汽中的至少一部分与所述部分冷凝的第二残留的液体部分的至少一部分在至少一个接触阶段充分接触，接着在所述接触阶段中将蒸汽和液体进行分离；
[0013](3)将回收的液体作为液体供料供入蒸馏柱中；
[0014](4)导入回收的蒸汽使其与所述来自蒸馏柱的第二残留进行热交换，从而提供步骤(1)的冷却，之后排放所述残留气体;所述改进还进一步包括:
[0015](5)从膨胀器-压缩器或残留气体压缩器中回收一种再循环气流；
[0016](6)在所述一个或多个热交换器中冷却并部分冷凝所述再循环气流；
[0017](7)使所述再循环气流膨胀从而进一步冷凝一部分再循环气流并使之冷却；
[0018](8)将膨胀的再循环气流供入过冷器中，所述膨胀的再循环气流与来自重质分馏柱顶部的气体在过冷器中进行热交换，向来自重质分馏柱的蒸汽提供更冷的温度。
[0019]所述接触步骤(2)在供料分离器/收集器中进行，所述供料分离器/收集器包括用于蒸汽/液体逆流接触的分馏装置，其中
[0020](i)所述部分冷凝的第二残留被导入所述分馏装置的中间点或上部的所述分离器/收集器，其液体部分在所述分馏装置中向下流动；
[0021](i i)所述第一残留的部分冷凝的部分被导入所述分馏装置中间点或上部的所述分离器/收集器，其液体部分在所述分馏装置中向下流动;其中，所述被冷却的含有&或(:3的来自分离器的液体的一部分被导入所述分馏装置上部或中间点的所述分离器/收集器，其液体部分在所述分馏装置中向下流动；
[0022](i i i)一种所述第一残留蒸汽的至少一部分被导入所述分馏装置下部的所述分离器/收集器，第一残留蒸汽与部分冷凝的第二残留的液体部分逆流接触，在所述分馏装置中上升。
[0023]在所述分离器/收集器中的分馏装置提供与至少一种理论蒸馏阶段相当的阶段，该阶段使一种所述第一残留蒸汽的至少一部分与部分冷凝的第二残留的液体部分相接触。
[0024]在所述分离器/收集器中的分馏装置提供与至少一种理论蒸馏阶段相当的阶段，该阶段使一种所述第一残留蒸汽的至少一部分与部分冷凝的第二残留的液体部分相接触。
[0025]回收的再循环气流，在一个或多个热交换器中部分冷凝之前可进一步通过膨胀器-压缩器排放冷却器或其他压缩排放冷却器。所述将再循环气流部分冷凝的一个或多个热交换器，能够使除来自轻质分馏柱顶部的气体以外的其他液体和气流流通，以进一步用来部分冷凝再循环气流。例如，来自轻质分馏柱的液态产物-重沸流体、侧部加热器流体和/或残留气流可全部通过一个或多个热交换器。
[0026]所述一个或多个热交换器可以是壳式和管式、板翅式热交换器，或者是其他类型的热交换器。所述再循环气流的膨胀可通过流经流量控制阀或附加的涡轮膨胀器来实现。
[0027]供入过冷器的冷胀再循环气流与来自轻质分馏柱的顶部气流组合而产生被供入轻质分馏柱的更冷的回流，从而促进增强的回流，因此从轻质分馏柱能够更好地进行回收。
[0028]进一步描述了一种将至少含有乙烧和C3成分的经气体分离为主要包含乙烧和轻质组分的部分和主要包含C3和较重组分的部分的装置，所述装置中
[0029](a)提供相互协同连接的一种或多种热交换装置以及一种或多种膨胀装置，以提供至少一种部分冷凝的烃气体，从而提供至少一种第一残留蒸汽和至少一种含有C3和轻质烃的液体，
[0030](b)连接一个蒸馏柱以接收至少一种所述含有C3的液体，所述蒸馏柱经过调整以将含有C3的液体分离为包含轻质烃的第二残留和包含C3的产物，改进包括:
[0031 ] (1)与所述蒸馏柱相连的热交换装置，用以接收所述第二残留并使之部分冷凝；
[0032](2)与所述蒸馏柱相连的接触和分离装置，用以接收一种第一残留蒸汽的至少一部分和部分冷凝的第二残留的液体部分的至少一部分，还用以在至少一个接触阶段混合所述蒸汽和液体，该装置包含在所述阶段中接触之后将蒸汽和液体分离的分离装置；
[0033](3)所述装置(2)进一步相连以提供被分离而进入蒸馏柱的作为液体供料的液体，
[0034](4)所述装置(2)也相连以将被分离的蒸汽导入而与所述热交换装置(1)中的来自蒸馏柱的所述第二残留进行热交换;改进还包括
[0035](5)与所述蒸馏柱相连的产物冷却器装置，用以接收来自所述蒸馏柱的所述第二残留并将所述第二残留供入所述热交换装置中。
[0036]该接触和分离装置包括用于逆流蒸汽/液体接触的分馏装置，其中所述装置连接以接收要在所述分馏装置下部处理的一种第一残留蒸汽的一部分，还用以接收来自在所述装置上部经过处理的部分冷凝的第二残留的所述液体的一部分，所述分馏装置经过调整从而该第一残留蒸汽上升并与部分冷凝的第二残留以逆流的形式接触。
[0037]所述分馏装置包括蒸汽/液体接触装置，该装置与至少一种理论蒸馏阶段相当。
[0038]所述接触与分离装置(2)包括将一种所述第一残留蒸汽的至少一部分与部分冷凝的第二残留的液体部分进行混合的装置。
[0039]所述接触与分离装置(2)包括将一种所述第一残留蒸汽的至少一部分与所述部分冷凝的第二残留的液体和蒸汽部分进行混合的装置。
[0040]所述接触和分离装置包括用于逆流蒸汽/液体接触的装置，其中所述装置相连以接收以下部分:在所述分馏装置下部处理的一种第一残留蒸汽;来自部分冷凝的第二残留的所述液体;部分冷凝的第一残留；来自分离器的在所述分馏装置的上部或中间点处理的被冷却的含有C3的液体，所述分馏装置