[发明专利]烃气体的处理

说明书

                       本发明背景

本发明涉及分离含烃气体的方法。

丙烯、丙烷和/或较重的烃类可以从许多气体中回收，例如天然气、炼油厂气、以及从其它含烃物质，如煤、原油、石脑油、油页岩、焦油砂和褐煤获得的合成气。天然气中甲烷和乙烷通常占主要比例，即甲烷和乙烷合起来占气体的至少50％(摩尔)。这类气体还含有相对少量的较重的烃类，例如丙烷、丁烷、戊烷等，以及氢、氮、二氧化碳和其它的气体。

本发明广义上涉及从这类气体中回收丙烯、丙烷和较重的烃类。根据本发明，典型的待处理气体的分析如下，约92.6％(摩尔)的甲烷、4.7％(摩尔)乙烷和其它C₂组分，1.0％(摩尔)丙烷和其它C₃组分、0.2％(摩尔)异丁烷、0.2％(摩尔)正丁烷、0.16％(摩尔)戊烷，余量为氮和二氧化碳。有时还存在含硫气体。

天然气和天然气液体(NGL)组分价格的循环波动已经降低了丙烷和较重组分作为液体产品的逐渐增长的价值。因而需要能更有效地回收这些产品的方法。可采用的分离这些物质的方法包括基于冷却和冷冻气体、油吸收和冷冻油吸收的那些方法。另外，低温法也得到广泛采用，因为该方法可使用产生能量的经济设备，即使被处理的气体膨胀和由它获取热能。根据气体源的压力、气体的富度(richness)(乙烷和较重的烃类的含量)、以及要求的最终产品，可以采用这些方法或这些方法的组合。

一般优选低温膨胀法来回收丙烷，因为这种方法提供了最大的简便性，即易于开车、操作灵活、高效率、安全和可靠性高。美国专利4,157,904、4,171,964、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、再授权的美国专利33,408、美国专利申请08/337,172和08/696,114描述了相关的方法。

典型的低温膨胀回收方法中，压力下的原料气流通过与该方法中的其它流体和/或致冷源(如丙烷压缩-冷冻系统)的热交换来冷却。当冷却气体时，液体冷凝并收集在一个或多个分离器中作为含有某些要求的C₃+组分的高压液体。根据气体的富度和形成的液体量，高压液体可膨胀至较低的压力并被分馏。在液体膨胀期间发生的蒸发导致流体的进一步冷却。在某些情况下，可能要在膨胀之前预冷却高压液体，以进一步降低膨胀引起的温度。膨胀后的流体包括液体和蒸汽的混合物，在蒸馏塔(去乙烷器(deethanizer))中分馏。该塔中，蒸馏膨胀冷却的流体，分离残余的甲烷、乙烷、氮和其它挥发性气体作为塔顶蒸汽，需要的C₃组分和较重的烃类组分作为塔底液体产品。

如果原料气体不能全部冷凝(通常是不能)，部分冷凝后留下的蒸汽可通过一个做功膨胀机或发动机、或膨胀阀，至较低的压力，在该压力下由于流体进一步冷却而冷凝出另外的液体。膨胀后的压力略低于蒸馏塔的操作压力。然后，膨胀后的流体进入吸收塔的较低部位，并与冷的液体接触，从膨胀后的流体的蒸汽部分吸收C₃组分和较重的烃类组分。之后，将来自吸收塔的液体泵送到去乙烷塔的上部进料部位。

去乙烷器的塔顶馏出流体以和吸收塔的残余气体进行热交换方式通过并被冷却，至少使部分来自去乙烷器的馏出流体冷凝。冷却后的馏出流体然后进入吸收塔的上部，在吸收塔中，流体中所含的冷液体与前面所述的膨胀流体的蒸汽部分接触。通常，冷却的馏出流体的蒸汽部分(如果有)和吸收塔塔顶蒸汽在吸收塔的上部分离器区段中合并为残余的甲烷和乙烷产品气体。也可以将冷却的馏出流体供给分离器，提供蒸汽和液体流体。该蒸汽与吸收塔塔顶流体合并，而液体供给吸收塔作为塔顶原料。

该过程中发生的分离(产生的离开该过程的残余气体含有原料气体中几乎所有的甲烷和C₂组分，而基本上没有C₃组分和较重的烃类组分，离开去乙烷器的塔底馏份含有几乎所有的C₃组分和较重的烃类组分，而基本上没有甲烷、C₂组分或挥发性较强的组分)所消耗的能量用于原料气体的冷却、去乙烷器的再沸、去乙烷器的回流、和/或残余气体的再压缩。本发明通过将吸收塔和去乙烷器结合为一个单一的分馏塔，提供了以较低的投资成本达到这种分离的方法。在一些情况下，本发明还提供了对产品回收的改进和/或减少在回收要求的产品时所需的设备(冷却、再沸、回流、和/或再压缩)。