专利名称：综合工艺和气体处理方法
技术领域：
本发明涉及一种综合工艺和气体处理方法以及实现该综合工艺的装置。
背景技术：
目前的天然气储区通常远离国际市场。虽然可以运输天然气，但是在许多情况下优选将天然气在其产地就地转化为更易运输的产品如合成燃料、甲醇或二甲醚。该转化过程通常消耗非常大量的氧气并产生过量的蒸汽。该领域的背景技术可见“Oxygen Facilities for Synthetic Fuel Projects”，by W.J.Scharle et al.，Journal of Engineering for Industry，November1981，Vol.103，pp.409-417，和“Fundamentals of Gas to Liquids”January2003，The Petroleum Economist Ltd以及EP-A-0748763。
然而，例如因为环境和经济的原因，并不总是能够在靠近转化过程进行的地方建造空气分离装置。在这种情况下，过程中所产生的蒸汽通过管线送至空气分离装置的所在地，在该场所，在空气分离装置中的与主压缩机连接的涡轮机中进行膨胀。
然而，这种蒸汽管线的造价是非常昂贵的，因为必须维持蒸汽的高温度以防止冷凝。
在某些情形下，可能存在多个工艺过程，它们各自分别产生蒸汽或其它热气形式的过量的能量。但是在其各自的生产场所可能没有足够可值得利用的能量，这些蒸汽或其它热气可能被排空。此外，不同的工艺过程可能产生不同等级的蒸汽，导致两种等级的蒸汽不能被送至一个单独的涡轮机中。
本发明的目的是提供一种使用远离气体处理装置的工艺过程所产生的能量进行气体处理的方法，所述的气体处理例如为空气分离或氮气液化。
发明内容
根据本发明，提供一种综合工艺和气体处理方法，其包括下列步骤i)膨胀源自至少第一场地的至少一种第一工艺过程的至少一种第一加压气体，ii)使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动在第一场地的至少第一气体压缩机并且从第一气体压缩机排出压缩气体，iii)将至少一部分压缩气体从第一空气压缩机送至空气分离装置，所述空气分离装置位于离第一场地至少1km远的第二场地，优选离第一场地至少2km远，iv)在气体处理装置中处理气体，从气体处理装置排出至少一种流体，v)将至少一部分从气体处理装置排出的流体送至第一场地，所述流体优选富集了空气中的一种成分。
根据本发明进一步可选择的方面-气体处理装置是一种空气分离装置，并且从气体处理装置排出的流体富集了空气中的一种成分。
-第一场地和第二场地相隔至少5km，优选至少10km。
-第一气体压缩机将要被送至气体处理装置的气体压缩到至少8巴的压力，优选至少12巴，并且所述要送至空气分离装置的气体优选是空气。
-至少一种加压气体是蒸汽。
-至少一种加压气体选自空气和燃气轮机燃烧室产生的热气。
-至少一种加压气体源自包括燃料燃烧、GTL过程、甲醇生产过程、燃气轮机和DME生产过程的至少一种第一工艺过程。
-从气体处理装置中排出并优选富集了空气的一种成分的流体参与第一工艺过程。
-至少第一膨胀步骤用于在第一场地压缩气体例如空气以产生第一压缩气体流，至少第二膨胀步骤用于在第一场地压缩气体以产生第二压缩气体流，并且在第一场地混合第一和第二压缩气体流以产生单一的压缩气体流，送至位于第二场地的气体处理装置，例如空气分离装置。
该方法还可以包括i)膨胀源自第三场地的另一工艺过程的另一加压气体，ii)使用由加压气体的膨胀而产生的功驱动第三场地的另一空气压缩机并且从该另一空气压缩机中排出压缩气体，iii)将至少一部分压缩气体从该另一空气压缩机送至空气分离装置，所述空气分离装置位于远离第一场地的第二场地。
根据该方法进一步可选择的方面-第二场地远离第一场地和第三场地。
-该方法包括将富集了空气的一种成分的流体从第二场地的空气分离装置送至第三场地。
-第一加压气体和另一加压气体具有同样的主要成分。
-第一加压气体和另一加压气体具有不同的压力和/或温度。
-第一加压气体和另一加压气体具有不同的主要成分。
-第一加压气体和另一加压气体具有不同的压力和/或温度。
结合了至少第一和另一工艺过程的方法可以包括下列步骤i)从空气分离装置中排出富氧流体和富氮流体的至少一种，ii)将富氧流体和富氮流体的至少一种从空气分离装置送至在第一场地进行的第一工艺过程和在第三场地进行的另一工艺过程的至少一种，iii)从第一工艺过程和另一工艺过程中得到气体，iv)在产生功的第一涡轮机中膨胀源自第一工艺过程的至少一部分气体，v)在产生功的另一涡轮机中膨胀源自另一工艺过程的至少一部分气体，和vi)使用至少一部分由第一涡轮机产生的功在位于第一场地的第一空气压缩机中压缩空气以产生用于位于第二场地的空气分离装置的压缩空气，和vii)使用至少一部分由另一涡轮机产生的功在位于第三场地的另一空气压缩机中压缩空气以产生用于位于第二场地的空气分离装置的压缩空气。
源自第一工艺过程和另一工艺过程的气体是蒸汽。
位于第一场地的第一空气压缩机将所有的压缩空气送至空气分离装置。
压缩空气可以通过第二场地的第二压缩机送至位于第二场地的空气分离装置。
该方法还可以包括膨胀源自第二场地的至少一种工艺过程的至少一种加压气体，使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动第二场地的至少一台空气压缩机，从第二场地的空气压缩机排出压缩气体，并且将至少一部分压缩气体从第二场地的空气压缩机送至位于第二场地的空气分离装置。
要在空气分离装置中分离的空气可以在第二场地的提纯装置中纯化并且从第二场地的提纯装置送至第二场地的空气分离装置的所有空气流的压力小于50巴。
根据本发明，进一步提供了一种用于处理气体和实施本发明的综合方法的装置，其包括i)位于第一场地的第一工艺装置，ii)位于第一场地并至少与位于第一场地的第一气体压缩机连接的第一涡轮机以及用于将源自第一工艺装置的气体输送至涡轮机的设施，iii)位于离第一场地至少1km的第二场地的处理气体的空气分离装置，并且该距离优选为至少2km，
iv)将空气从位于第一场地的第一气体压缩机送至气体处理装置的管线，v)将流体从气体处理装置送至第一场地的管线。
根据本发明进一步可选择的方面-气体处理装置通过空气的分离产生富集了空气的一种成分的流体，其优选是通过低温蒸馏。
-用于将气体从位于第一场地的气体压缩机送至第二场地的气体处理装置的管线和用于将从气体处理装置排出的流体送至第一场地的管线在至少部分长度上基本上是相互平行的。
-在气体处理装置是蒸馏装置的时候，该装置可以包括一种用于纯化第一气体压缩机下游气体流的提纯器，和用于使纯化了的气体流达到适合蒸馏的温度的热交换器，所述提纯器和热交换器位于第二场地。
-第三场地，以及位于第三场地的用于膨胀源自第三场地的另一工艺过程的另一加压气体的另一涡轮机，另一气体压缩机，和用于将至少一部分压缩气体从该另一气体压缩机送至气体处理装置的管线，所述气体处理装置位于远离第一场地和第三场地的第二场地。
本文中提到的所有压力是绝对压力。
发明详述
图1、2和3示出了本发明的综合装置。附图不是按比例的。
术语“部分加压”意思是氧气流或氮气流可以例如被泵压至小于所需压力的压力，然后在进入输送管线之前在第二场地汽化。如果需要，第一场地的压缩机接着将氮气和氧气压缩至所需的最终压力。
图1示出了综合工艺和空气分离装置。
综合工艺装置31位于第一场地1并可以是例如GTL装置，例如包括费-托(Fischer Tropsch)装置、甲醇生产装置、DME生产装置、燃料燃烧装置如燃气轮机或直接或间接产生蒸汽或其它热气的装置。
术语“工艺装置”意思是在其一定区域在一定期间进行一种工艺过程的装置。然而该装置本身不是必须按照全程发热的工艺过程运行。
蒸汽或其它热气39在位于第一场地1的涡轮机33(其可以构成工艺装置31的一部分)中被膨胀，源自涡轮机的功通过连接器转移至空气压缩机5。在此实施例中，空气压缩机5仅压缩将被送至空气分离装置21的空气7。压缩空气19被压缩至高于8巴的压力，优选高于12巴，被送至相隔至少1kn远的第二场地2的空气分离装置21。不过，源自空气压缩机5的压缩空气也可以被送至其它地方，例如送至另一空气分离装置。
也可以从位于第二场地2的空气压缩机25将压缩空气送至空气分离装置21。
要在空气分离装置21中分离的空气可以在第二场地的提纯装置中纯化，通过第二场地的提纯装置送至第二场地的空气分离装置的所有空气流的压力小于50巴。
来自空气分离装置的产品气体37(其也可以被产品液体代替)被送至在其至少部分长度上基本平行于空气管线的另一管线中，从而节省工程的成本。该气体是未加压、部分加压或加压的，并且可以是氮气、氧气或氩气。当该气体是未加压或部分加压的时候，可以在第一场地的与涡轮机33连接的压缩机47中压缩。然后该气体可以在第一场地使用并可以例如用于该工艺过程中。
图2示出了与两个综合工艺结合的空气分离装置21。第一工艺装置31如上文根据图1所描述。另一工艺装置31A位于第三场地3，离第二场地至少相隔1km，空气分离装置21所在的第二场地离第一场地至少相隔1km。但是另一装置31A可以与第一场地相邻。
另一工艺装置可以按照与第一装置31相同的工艺运行或根据不同的工艺运行。
装置31A产生蒸汽或其它热气39A，该气体在涡轮机33A中膨胀。气体39和39A都可以是蒸汽，但是气体39A可以是具有相同或不同性质的蒸汽，例如具有与气体39相同或不同的压力和/或与气体39相同或不同的温度。
由涡轮机33A驱动的空气压缩机5A通过管线向空气分离装置25提供空气19A。由压缩机5A压缩的空气被压缩至高于8巴的压力，优选高于12巴。
另外，如参照图1的说明，在第二场地2还可以有一台备用空气压缩机。
由压缩机5和5A提供进料的管线19和19A优选以基本上相同的压力向第二场地2提供空气，因此在空气分离装置21中可以仅需要一个单独的提纯装置。这就是说如果管线中的压力损失基本上相同的话，那么压缩机5和5A应当将空气压缩至基本上相同的压力。可选择地，压缩机5和5A也可以将空气压缩至不同的压力，但是通过对管线直径和/或长度的适当选择和/或对膨胀部件如阀的选择使用，可使得空气以基本上相同的压力从两条管线到达空气分离装置。
如果有几种提纯方法，那么由压缩机5和5A提供的空气可以以不同的压力(压缩机出口的不同压力和/或管线系统中不同的压力降)到达第二场地。这种情况下，可以在第二场地对空气压力进行选择或改变以使其适应分离装置的不同塔的压力。例如，一条空气流可以在空气分离装置高压塔的压力下纯化，同时另一条空气流可以在空气分离装置的中压或低压塔的压力下纯化。
空气分离装置的产品气体37A被送至在其至少部分长度上基本上平行于空气19A的空气管线的另一管线中。该气体是未加压、部分加压或加压的，可以是氮气、氧气或氩气。当该气体是未加压或部分加压的时候，其可以在第三场地的与涡轮机33A连接的压缩机中被压缩。然后该气体可以在第三场地使用，例如用于该工艺过程或其它工艺过程中。
可选择地，空气19A的管线可以在其至少部分长度上基本上平行于空气19的管线，或者可以进入到管线19中(反之亦然，取决于场地1、2、3的位置)。
相似地，气体37A的管线也可以在其至少部分长度上基本上平行于气体37的管线，或者，如果气体37A和37具有基本上相同的纯度或可以混合形成具有所需组合的混合物时，也可以进入到管线37中(反之亦然，取决于各自的位置)。
至少一种由空气分离装置产生的流体可以被送至第一或第三场地或两者。
第三场地3可以与第二场地2相邻，离第二场地不到1km，或离第二场地至少1km，和/或第三场地3可以与第一场地1相邻，离第一场地不到1km，或离第一场地至少1km。
空气分离装置可以是任何已知的类型。理想的是在第二场地没有产生用于空气分离装置的压缩空气的空气压缩机25。所有进料空气应来自其它场地。非常适合此处应用的空气分离装置的实例是如EP-A-0504029图1所示的那种，其中用单一的压缩机将所有的空气压缩至高压。
可取的是，可以使用源自第一膨胀步骤(例如蒸汽膨胀)的功压缩第一空气流，使用源自第二膨胀步骤(例如气体膨胀)的功压缩第二空气流，第一和第二空气流可以在均压后混合，然后从第一场地送至第二场地。
图3示出了一种综合工艺和空气分离的装置。
综合工艺装置31位于第一场地1并可以是例如GTL装置，例如包括费-托(Fischer Tropsch)装置、甲醇生产装置、DME生产装置、燃料燃烧装置如燃气轮机或直接或间接产生蒸汽或其它热气的装置。
术语“工艺装置”意思是在其一定区域在一定期间进行一种工艺过程的装置。然而该装置本身不是必须按照全程发热的工艺过程运行。
蒸汽或其它热气39在位于第一场地1的涡轮机33(其可以构成工艺装置31的一部分)中膨胀，源自涡轮机的功通过连接器转移至空气压缩机5。在此实施例中，空气压缩机5压缩将被送至空气分离装置21的空气7。压缩空气19被压缩至高于8巴的压力，优选高于12巴，被送至相隔至少1km远的第二场地2的空气分离装置21。不过源自空气压缩机5的压缩空气也可以被送至其它地方，例如送至另一空气分离装置。
从位于第二场地2的空气压缩机25将压缩空气送至空气分离装置21。空气压缩机25由涡轮机33B驱动，所述涡轮机用于膨胀来自第二场地的工艺装置31B的气体。要在空气分离装置21中分离的空气在第二场地的提纯装置中纯化，通过第二场地的提纯装置送至第二场地的空气分离装置的所有空气流的压力小于50巴。
来自空气分离装置的产品气体37(其也可以被产品液体代替)被送至在其至少部分长度上基本上平行于空气管线的另一管线中，从而节省工程成本。该气体是未加压、部分加压或加压的，可以是氮气、氧气或氩气。当该气体是未加压或部分加压的时候，可以在第一场地的与涡轮机33连接的压缩机47中被压缩。然后该气体可以在第一场地使用，例如用于该工艺过程中。
所述空气分离装置可以被任何其它类型的气体处理装置取代，如氮气液化装置，其中压缩氮气在第一场地被压缩并被送至第二场地被液化。
所述气体处理装置可以是气体分离装置、气体液化装置或其中压缩气体被用于另一个工艺过程例如化学工艺过程的装置。
权利要求
1.一种综合工艺和气体处理方法，包括下列步骤ii)膨胀至少源自第一场地的至少一种第一工艺过程的至少一种第一加压气体，iii)使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动在第一场地的至少第一气体压缩机并且从第一气体压缩机排出压缩气体，iv)将至少一部分压缩气体从第一气体压缩机送至气体处理装置，所述气体处理装置位于离第一场地至少1km远的第二场地，v)在气体处理装置中处理气体，从气体处理装置中排出至少一种流体，和vi)将至少一部分排出的流体从气体处理装置送至第一场地。
2.根据权利要求1的综合工艺方法，其中使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动在第一场地的至少第一空气压缩机，从第一空气压缩机中排出压缩气体，将至少一部分压缩气体从第一空气压缩机送至空气分离装置，所述空气分离装置位于离第一场地至少1km远的第二场地，在空气分离装置中分离空气，从空气分离装置中排出至少一种富集了空气的一种成分的流体，并且将至少一部分富集了空气的一种成分的流体送至第一场地。
3.根据权利要求1或2的方法，其中第一场地和第二场地相隔至少5km。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其中第一气体压缩机将要送至气体处理装置的气体压缩到至少8巴的压力，优选至少12巴的压力。
5.根据权利要求1-4的方法，其中至少一种加压气体是蒸汽。
6.根据权利要求1-4的方法，其中至少一种加压气体选自空气和燃气轮机燃烧室产生的热气体。
7.根据权利要求1-4的方法，其中至少一种加压气体源自包括燃料燃烧、GTL过程、甲醇生产过程、燃气轮机和DME生产过程的至少一种第一工艺过程。
8.根据权利要求1-7的方法，其中从气体处理装置排出的流体参与第一工艺过程。
9.根据权利要求1-8的方法，其中采用至少第一膨胀步骤在第一场地压缩空气以产生第一压缩空气流，采用至少第二膨胀步骤在第一场地压缩空气以产生第二压缩空气流，在第一场地混合第一和第二压缩空气流以产生单一的压缩空气流，送至位于第二场地的空气分离装置。
10.根据权利要求1-9的方法，包括i)膨胀源自第三场地的另一工艺过程的另一加压气体，ii)使用由加压气体的膨胀产生的功驱动第三场地的另一气体压缩机，从该另一气体压缩机中排出压缩气体，iii)将至少一部分压缩气体从该另一气体压缩机送至气体处理装置，所述气体处理装置位于远离第一场地的第二场地。
11.根据权利要求10的方法，其中第二场地远离第一场地和第三场地。
12.根据权利要求10或11的方法，包括将从第二场地的气体处理装置排出的流体，优选富集了空气的一种成分的流体，送至第三场地。
13.根据权利要求10、11或12的方法，其中第一加压气体和另一加压气体具有相同的主要成分。
14.根据权利要求10、11、12或13的方法，其中第一加压气体和另一加压气体具有不同的压力和/或温度。
15.根据权利要求10、11或12的方法，其中第一加压气体和另一加压气体具有不同的主要成分。
16.根据权利要求15的方法，其中第一加压气体和另一加压气体具有不同的压力和/或温度。
17.权利要求10的方法，其结合至少第一和另一工艺过程，包括下列步骤i)从空气分离装置排出富氧流体和富氮流体的至少一种，ii)将从空气分离装置排出的富氧流体和富氮流体的至少一种送至在第一场地进行的第一工艺过程和在第三场地进行的另一工艺过程的至少一种，iii)从第一工艺过程和另一工艺过程得到气体，iv)在产生功的第一涡轮机中膨胀源自第一工艺过程的至少一部分气体，v)在产生功的另一涡轮机中膨胀源自另一工艺过程的至少一部分气体，和vi)使用至少一部分由第一涡轮机产生的功在位于第一场地的第一空气压缩机中压缩空气以产生用于位于第二场地的空气分离装置的压缩空气，和vii)使用至少一部分由另一涡轮机产生的功在位于第三场地的另一空气压缩机中压缩空气以产生用于位于第二场地的空气分离装置的压缩空气。
18.根据权利要求17的方法，其中源自第一工艺过程和另一工艺过程的气体是蒸汽。
19.根据权利要求1-18的方法，其中位于第一场地的第一气体压缩机将所有的压缩气体送至气体处理装置。
20.根据权利要求1-19的方法，其中压缩空气从第二场地的第二压缩机中送至位于第二场地的气体处理装置。
21.根据权利要求1-20的方法，包括膨胀源自第二场地的至少一种工艺过程的至少一种加压气体，使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动第二场地的至少一台气体压缩机，从第二场地的气体压缩机排出压缩气体，并且将至少一部分压缩气体从第二场地的气体压缩机送至位于第二场地的气体处理装置。
22.根据权利要求2-21的方法，其中气体处理装置是一种空气分离装置，将要在空气分离装置分离的空气在第二场地的提纯装置中纯化，从第二场地的提纯装置送至第二场地的空气分离装置的所有空气流的压力小于50巴。
23.一种通过处理气体产生流体并用于进行综合工艺过程的装置，包括i)位于第一场地的第一工艺装置，ii)位于第一场地并与位于第一场地的至少第一气体压缩机连接的第一涡轮机以及用于将源自第一工艺装置的气体送至涡轮机的设施，iii)位于第二场地的气体处理装置，其离第一场地至少1km，iv)将空气从位于第一场地的第一气体压缩机送至气体处理装置的管线，v)将流体从气体处理装置送至第一场地的管线。
24.根据权利要求23的装置，其中将气体从位于第一场地的气体压缩机送至第二场地的气体处理装置的管线和将从气体处理装置排出的流体送至第一场地的管线在其至少部分长度上基本上是相互平行的。
25.根据权利要求23或24的装置，其中气体处理装置是蒸馏装置，包括用于纯化第一气体压缩机下游气体流的提纯器，和用于使纯化了的气体流达到适合蒸馏的温度的热交换器，所述提纯器和热交换器位于第二场地。
26.根据权利要求23、24或25的装置，还包括第三场地，以及位于第三场地的用于膨胀源自第三场地的另一工艺过程的另一加压气体的另一涡轮机，另一气体压缩机，和用于将至少一部分压缩气体从该另一气体压缩机送至气体处理装置的管线，所述气体处理装置位于远离第一场地和第三场地的第二场地。
全文摘要
一种综合工艺和空气分离方法，包括下列步骤膨胀至少源自第一场地(1)的至少第一工艺过程(31)的至少第一加压气体(39)，使用由至少一种加压气体的膨胀而产生的功驱动第一场地的第一气体压缩机(5)并从第一气体压缩机中排出压缩气体，将至少一部分压缩气体(19)从第一气体压缩机送至气体处理装置(21)，所述气体处理装置位于离第一场地至少1km远的第二场地(2)，在气体处理装置中处理从第一场地送至第二场地的至少一部分压缩气体，从气体处理装置中排出至少一种流体(37)，并将至少一部分排出的流体从气体处理装置送至第一场地。
文档编号F25J3/04GK1918445SQ200580004515
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月10日 优先权日2004年2月13日
发明者A·吉亚尔, P·勒博, B·索尼耶 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司