專利名稱：：處理烴物流的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及處理烴物流例如天然氣物流的方法。特別地，本發(fā)明涉及天然氣物流的處理，包括從天然氣中回收至少一些乙烷、丙烷、丁烷和更重的烴例如戊烷?？赏瓿蔁N的回收以用于數(shù)個目的。一個目的可以是生產(chǎn)主要由比甲烷重的烴組成的烴物流例如天然氣液體(NGL;通常由乙烷、丙烷和丁烷組成)、液化石油氣(LPG;通常由丙烷和丁烷組成)或凝析油(通常由丁烷和更重的烴組分組成)。另一個目的可以是調(diào)節(jié)例如烴物流的熱值以符合所需的規(guī)格。
背景技術(shù)：
：已知用于處理烴物流的數(shù)種方法和設(shè)備。在US2005/0268469Al中給出的例子公開了用于處理天然氣或其它富甲烷氣體物流以生產(chǎn)具有高甲烷含量的液化天然氣(LNG)物流和主要含比曱烷重的烴的液體物流的多種流程。已知方法的問題是它非常復(fù)雜從而導(dǎo)致高的資本性支出(CAPEX)，但同時它沒有獲得令人滿意的特別是乙烷的回收率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是使上述問題最小化，但同時維持或甚至改進(jìn)從烴物流的乙烷和更重的烴、特別是乙烷的回收率。本發(fā)明提供處理烴物流例如天然氣物流的方法，所述方法至少包括以下步驟(a)將部分冷凝的進(jìn)料物流供應(yīng)至第一氣/液分離器；(b)在第一氣/液分離器中將進(jìn)料物流分離成氣態(tài)物流和液體物流；(C)膨脹步驟(b)中獲得的液體物流和將它進(jìn)料到第二氣/液分離器中；(d)將所述氣態(tài)物流分流成至少兩個子物流；(e)膨脹步驟(d)中獲得的第一子物流從而獲得至少部分冷凝的第一子物流，和隨后將至少部分冷凝的第一子物流進(jìn)料到第二氣/液分離器中；(f)用冷物流冷卻步驟(d)中獲得的第二子物流從而獲得至少部分冷凝的第二子物流，和隨后將至少部分冷凝的第二物流進(jìn)料到第二氣/液分離器中；(g)從第二氣/液分離器中除去氣態(tài)物流；和(h)從第二氣/液分離器中除去液體物流。步驟(f)中獲得的至少部分冷凝的第二子物流可以具有低于-95。C的溫度。在另一方面，本發(fā)明提供用于處理烴物流例如天然氣物流的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括-第一氣/液分離器，具有用于部分冷凝的進(jìn)料物流的入口、用于氣態(tài)物流的第一出口和用于液體物流的第二出口；-分流器，連接至第一氣/液分離器的第一出口用于將氣態(tài)物流分流成至少第一子物流和第二子物流；-第二氣/液分離器，具有至少用于氣態(tài)物流的第一出口和用于液體物流的第二出口以及第一、第二和第三入口；-第一膨脹器，連接至第一氣/液分離器的第二出口用于膨脹液體物流；-第二膨脹器，用于膨脹從分流器獲得的第一子物流；-第一換熱器，位于分流器和第二氣/液分離器的入口之間，在所述第一換熱器中可用冷物流冷卻第二子物流。優(yōu)選地，該設(shè)備適合用于實施本發(fā)明的方法。冷物流可適合地從液化烴產(chǎn)品(特別是LNG)的單獨來源獲得，例如從在LNG輸入中轉(zhuǎn)油庫的LNG儲罐獲得。在實施方案組中，在用冷物流冷卻第二子物流之前，通過與第二子物流換熱而加熱從第二氣/液分離器中除去的氣態(tài)物流。根據(jù)特別優(yōu)選的實施方案，所述設(shè)備可因此另外包括排布在分流器和第一換熱器之間的第二換熱器。在該第二換熱器中，可用第二子物流加熱從第二氣/液分離器的第一出口獲得的氣態(tài)物流。下文將通過實施例和參照所附非限定性附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。本文給出了圖1圖示了本發(fā)明的工藝流程圖。具體實施例方式用于本說明書的目的，單個的附圖標(biāo)記將被分配給管線以及該管線中攜帶的物流。相同的附圖標(biāo)記指相似的組件。本發(fā)明尋求提供用于處理天然氣物流的替代方法。本發(fā)明包括在第一氣/液分離器中將部分冷凝的烴進(jìn)料物流分離成氣態(tài)物流和和液體物流；使液體物流膨脹和將它進(jìn)料到第二氣/液分離器中；使氣態(tài)物流膨脹和至少部分冷凝，和將其進(jìn)料到第二氣/液分離器中。已發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的令人意想不到的簡單方法，可明顯降低CAPEX。另外，當(dāng)與已知流程相比時，也由于它的簡單，本發(fā)明的方法和用于實施所述方法的設(shè)備已證明是非常耐用的。本發(fā)明的特殊優(yōu)點是從第二氣/液分離器(通常是"脫曱烷塔")獲得的氣態(tài)物流的部分回流不是必須的。另外，已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明可以獲得更高的乙烷回收率，從而產(chǎn)生更貧的富甲烷天然氣物流(必要時，隨后可以將它液化)。本發(fā)明的方法也已經(jīng)證明適合用于具有遠(yuǎn)低于70bar的壓力的進(jìn)料物流，同時保持相對高的乙烷回收率。烴物流可以是任意適合的待處理的含烴物流，但通常是從天然氣或石油儲層獲得的天然氣物流。作為替代，天然氣物流也可從別的來源獲得，所述來源也包括合成來源例如費-托法。通常，烴進(jìn)料物流基本由曱烷組成。優(yōu)選經(jīng)物流包含至少60mol%的甲烷，更優(yōu)選至少80ffloW的甲烷。取決于來源，烴進(jìn)料物流可含有變化量的比甲烷重的烴例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷以及芳族烴。烴進(jìn)料物流也可含有非烴例如H20、N2、C02、H2S和其它疏化合物等。必要時，在將烴進(jìn)料物流進(jìn)料到第一氣/液分離器中之前可以對其進(jìn)行預(yù)處理。該預(yù)處理可包括除去不需要的組分例如0)2和H2S，或其它步驟例如預(yù)冷卻、預(yù)加壓等。因為這些步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，所以本文不對它們進(jìn)行另外的討論。優(yōu)選部分冷凝的進(jìn)料物流具有>20bar、優(yōu)選25-1QQbar、更優(yōu)選30-50bar、最優(yōu)選約35bar的壓力。第一氣/液分離器和第二氣/液分離器可以是任意適合用于獲得氣態(tài)物流和液體物流的裝置，例如洗滌器、蒸餾塔等。必要時，可以存在三個或更多個氣/液分離器。優(yōu)選第二氣/液分離器是所謂的"脫甲烷塔"。為此，優(yōu)選步驟(h)中獲得液體物流中回收了部分冷凝的進(jìn)料物流中存在的〉75mo"/。的乙烷，優(yōu)選>80，更優(yōu)選>85,甚至更優(yōu)選>90，最優(yōu)選>95mol%。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解膨脹步驟可以使用任意膨脹裝置(例如使用節(jié)流閥、閃蒸閥或通用膨脹器)以多種方式實施。在步驟(d)中，將氣態(tài)物流分流成至少第一子物流和第二子物流。步驟(d)中為獲得至少兩個子物流的分流可以以多種方式實施。剛好分流后的子物流具有優(yōu)選基本相同的組成和相條件，雖然兩個或更多個子物流可以具有不同的流量。同樣，優(yōu)選在步驟(d)中使用的分流比使得獲得的第二子物流與氣態(tài)物流(剛好分流前)的比為0.3-0.9，優(yōu)選為0.35-0.65,更優(yōu)選為約0.5。在步驟(f)中，用冷物流冷卻所述步驟(d)中獲得的第二子物流，從而獲得至少部分冷凝的第二子物流，其可以具有低于-95。C的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以通過適當(dāng)調(diào)整在分流器中的子物流的比、冷物流的溫度、不同物流的量和流量等，以多種方式獲得至少部分冷凝的第二子物流的低于-95。C的溫度。優(yōu)選步驟(f)中獲得的至少部分冷凝的第二子物流具有低于-100'C、優(yōu)選低于-IIO'C的溫度。優(yōu)選步驟(f)中獲得的至少部分冷凝的第二子物流具有低于-95。C、-IO(TC或-ll(TC和高于-125。C、更優(yōu)選高于-12(TC、最優(yōu)選約-115。C的溫度。雖然可以從數(shù)種來源獲得冷物流，但是優(yōu)選冷物流不是在封閉的制冷劑循環(huán)中循環(huán)的制冷劑物流。優(yōu)選冷物流從液化烴產(chǎn)品例如LNG的單獨來源獲得，優(yōu)選從LNG輸入中轉(zhuǎn)油庫的LNG儲罐獲得。對于冷物流而言，"單獨來源，，表示優(yōu)選不使用在處理過程本身期間或處理過程下游產(chǎn)生的冷物流。在步驟(g)中從第二氣/液分離器中除去氣態(tài)物流，和在步驟(h)中從第二氣/液分離器中除去液體物流。優(yōu)選在用冷物流冷卻第二子物流之前，通過與第二子物流換熱而加熱在步驟(g)中從第二氣/液分離器中除去的氣態(tài)物流。另外，優(yōu)選第二氣/液分離器中的壓力為15-30bar,優(yōu)選18-25bar,更優(yōu)選約20bar。雖然步驟(g)中荻得的氣態(tài)物流可以用于多個目的，但是優(yōu)選將它送至氣網(wǎng)。作為替代，可以將它液化從而獲得液化烴物流例如液化天然氣(LNG)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解到，必要時可以對處理過的烴物流進(jìn)行進(jìn)一步處理。同樣，可以在第一氣/液分離器和第二氣/液分離器之間實施另外的中間處理步驟，雖然優(yōu)選保持流程盡可能簡單。另外，優(yōu)選使從第二氣/液分離器底部除去的液體物流進(jìn)行分餾從而獲得兩個或更多個分餾的物流。在特別的實施方案中，之前已經(jīng)用冷物流、優(yōu)選用已經(jīng)從液化烴產(chǎn)口P口罐獲得)的冷物流冷卻了部分冷凝的進(jìn)料物流。圖1示意性顯示了用于處理烴物流(例如天然氣)從而將乙烷和更重的烴回收至一定程度的工藝流程圖(通常用附圖標(biāo)記1顯示)。圖1的工藝流程圖包括第一氣/液分離器2、第二氣/液分離器3(蒸餾塔形式，優(yōu)選所謂的"脫甲烷塔，，)、物流分流器4、第一膨脹器6(優(yōu)選為節(jié)流閥形式，例如焦耳-湯姆遜閥)、第二膨脹器7、第一換熱器8、任選的第二換熱器9、冷物流來源13(在圖1的實施方案中，具體為LNG輸入中轉(zhuǎn)油庫的LNG儲罐形式的單獨來源)、氣網(wǎng)14和任選的分餾裝置15。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解到必要時可以存在另外的元件(也如圖1中所示)。分流器4可以是允許獲得所需比例的至少兩個子物流的任意適合的裝置。優(yōu)選地，獲得的分流子物流具有基本相同的組成。在使用期間，在確定的入口壓力和入口溫度下將部分冷凝的含天然氣的進(jìn)料物流10供應(yīng)至第一氣/液分離器2的入口21。通常，第一氣/液分離器2的入口壓力將是10-100bar，優(yōu)選高于20bar和低于90bar,更優(yōu)選低于70bar,甚至更優(yōu)選低于40bar。溫度將通常是0至-60'C，更優(yōu)選是-20至-40'C，最優(yōu)選是約-30'C。為荻得部分冷凝的進(jìn)料物流IO,它可以以多種方式進(jìn)行預(yù)冷卻。在圖l的實施方案中，進(jìn)料蒸汽IO之前已經(jīng)在換熱器5中與物流130進(jìn)行了換熱(下文將進(jìn)行討論的一種選擇)，和隨后在換熱器11中與來自LNG儲罐13的冷物流120進(jìn)行換熱。不用說，在換熱器11中可以使用通用的外部制冷劑例如丙烷或其它冷卻器例如空氣冷卻器或水冷卻器替代物流120。必要時，在將進(jìn)料物流10進(jìn)料到第一氣/液分離器2之前，可以對進(jìn)料物流10進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)處理。例如，在進(jìn)入第一分離器2之前，也可能已經(jīng)從進(jìn)料物流10中至少部分除去了C02、H2S和具有戊烷或更高的分子量的烴組分。在第一氣/液分離器2中，進(jìn)料物流10(在入口21處進(jìn)料)分離成氣態(tài)塔頂物流20(在第一出口22除去)和液體塔底物流30(在第二出口23除去)。與進(jìn)料物流10相比，塔頂物流20富含甲烷(和通常也富含乙烷)。塔底物流30通常是液體和通常含有一些當(dāng)達(dá)到曱烷發(fā)生液化的溫度下可凍凝的組分。塔底物流30也可含有可被單獨處理以形成液化石油氣(LPG)產(chǎn)品的烴。在第一膨脹器6中將物流30膨脹至蒸餾塔3的操作壓力(通常為約20bar)和在第一入口31作為物流40進(jìn)料到蒸餾塔3中。必要時，在管線40上可以存在另外的換熱器(未顯示)以加熱物流40。第一膨脹器6可以是任意的膨脹裝置例如通用膨脹器以及閃蒸閥。在分流器4中以預(yù)先選定的比例對在第一分離器2的第一出口22除去的氣態(tài)塔頂物流20進(jìn)行分流，從而獲得至少第一子物流50和第二子物流70。必要時，可以使用分流器4獲得大于兩個子物流。在第二膨脹器7中使第一子物流50至少部分冷凝，和隨后將它作為物流60在第二入口32進(jìn)料到蒸餾塔3中，所述第二入口32優(yōu)選位置高于第一入口31。必要時，在第二膨脹器7和第二入口32之間可以發(fā)生另外的換熱步驟。在第二換熱器9中(用物流130)冷卻第二子物流70和將它作為物流80在第一換熱器8中(用冷物流120)進(jìn)行冷卻，和隨后將它(作為物流90a)在第三入口33進(jìn)料到蒸餾塔中，所述第三入口33的位置高于第二入口32。所述在第二換熱器9中的冷卻是任選的。優(yōu)選所述第三入口33在蒸餾塔3的頂部。在將物流90a進(jìn)料到蒸餾塔3中之前，通常預(yù)先使其膨脹(作為物流90)，例如在焦耳-湯姆遜閥16中進(jìn)行膨脹。優(yōu)選選擇各種物流的量、流量和溫度使得在蒸餾塔3的第三入口33進(jìn)料的至少部分冷凝的第二子物流90具有低于-95'C、優(yōu)選低于-IOOX:、更優(yōu)選低于-110'C和優(yōu)選高于-125°C、更優(yōu)選高于-120。C、最優(yōu)選約-115。C的溫度。優(yōu)選地，蒸餾i荅3中的壓力為15-30bar,優(yōu)選18-25bar,更優(yōu)選約20bar。從蒸餾塔3的頂部在第一出口34除去氣態(tài)塔頂物流130，所述氣態(tài)塔頂物流130在第二換熱器9中與第二子物流70換熱，和隨后在換熱器5中與進(jìn)料物流換熱。這些換熱步驟是任選的。獲得的氣態(tài)物流130任選已經(jīng)在第二換熱器9和/或換熱器5中加熱后，可以任選在壓縮機12(它可以與第二膨脹器7功能性連接)中壓縮后被運送至氣網(wǎng)14。作為替代，可以在液化裝置(未顯示)中使用一個或多個換熱器使物流130液化從而獲得LNG。因為本領(lǐng)域技術(shù)人員了解如何液化烴物流，所以本文不對它進(jìn)行另外的討論。通常，從蒸餾塔3的第二出口35除去液體塔底物流100和使它在分餾裝置15中進(jìn)行一個或多個分餾步驟以收集各種天然氣液體產(chǎn)品。因為本領(lǐng)域技術(shù)人員了解如何實施分餾步驟，所以本文不對它進(jìn)行另夕卜的討論。必要時和如圖1所示，可以將一部分液體塔底物流100作為物流IIO(在入口36處)返回蒸餾塔3的底部，物流100的剩余部分顯示為物流100a。表I給出了圖1的實施例方法中在多個部件的物流的壓力和溫度的概述。也給出了乙烷的mol%。圖1的管線10中的進(jìn)料物流大約包:括以下組成79mol。/。曱烷、10mol。/。乙烷、6mol。/。丙烷、3%丁烷和戊烷以及2%N2。之前除去了其它組分例如C02、H2S和H20。物流70與物流20的比為約0.5(即物流20分流成兩個相等的物流50和物流70)表I<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>*V-氣相；L=液相作為比較，使用了與圖l相同的流程，只是對于物流90a使用了更高的溫度，即用-8(TC替代-115。C。已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明在物流100a中獲得了明顯更高的乙烷回收率(96%)，而對物流90使用更高溫度(即-80°0的相同流程產(chǎn)生僅50%的乙烷回收率。表II中顯示了這個結(jié)果。表II<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行多種修改。例如，壓縮機可以包括兩個或更多個壓縮段。另外，每個換熱器可以包括換熱器系列。權(quán)利要求1.處理烴物流例如天然氣物流的方法，所述方法至少包括以下步驟(a)將部分冷凝的進(jìn)料物流供應(yīng)至第一氣/液分離器；(b)在第一氣/液分離器中將進(jìn)料物流分離成氣態(tài)物流和液體物流；(c)膨脹步驟(b)中獲得的液體物流和將它進(jìn)料到第二氣/液分離器(3)中；(d)將所述氣態(tài)物流分流成至少兩個子物流；(e)膨脹步驟(d)中獲得的第一子物流從而獲得至少部分冷凝的第一子物流，和隨后將它(60)進(jìn)料到第二氣/液分離器中；(f)用冷物流冷卻步驟(d)中獲得的第二子物流從而獲得至少部分冷凝的第二子物流，和隨后將至少部分冷凝的第二子物流進(jìn)料到第二氣/液分離器中；(g)從第二氣/液分離器中除去氣態(tài)物流；和(h)從第二氣/液分離器中除去液體物流。2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(f)中獲得的至少部分冷凝的第二子物流具有低于-95X:、優(yōu)選低于-100。C、更優(yōu)選低于-ll(TC的溫度。3.權(quán)利要求2的方法，其中所述溫度高于-125'C，優(yōu)選高于-120'C，更優(yōu)選為約-115匸。4.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中在用冷物流冷卻所述第二子物流之前，通過與所述第二子物流換熱而加熱步驟(g)中從第二氣/液分離器中除去的氣態(tài)物流。5.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中在步驟(d)中使用的分流比使得獲得的所述第二子物流與所述氣態(tài)物流的比為0.3-0.9，優(yōu)選為0.35-0.65，更優(yōu)選為約O.5。6.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中所述冷物流不是在封閉的制冷劑循環(huán)中循環(huán)的制冷劑物流。7.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中所述冷物流從液化爛產(chǎn)品例如液化天然氣(LNG)的單獨來源、優(yōu)選從LNG輸入中轉(zhuǎn)油庫的LNG儲罐獲得。8.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中在步驟(h)中獲得的液體物流中回收了部分冷凝的進(jìn)料物流中存在的>75mol%、優(yōu)選>80mol%、更優(yōu)選>85mol%、甚至更優(yōu)選>90mol%、最優(yōu)選>95mo"/。的乙烷。9.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中第二氣/液分離器中的壓力為15-30bar，優(yōu)選為18-25bar，更優(yōu)選為約20bar。10.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中將步驟(g)中獲得的至少一部分氣態(tài)物流送至氣網(wǎng)。11.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中使步驟(g)中獲得的至少一部分氣態(tài)物流液化從而獲得液化爛物流。12.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中使從第二氣/液分離器底部除去的至少一部分液體物流進(jìn)行分餾從而獲得兩個或更多個分餾的物流。13.前述權(quán)利要求中一項或多項的方法，其中之前已經(jīng)用冷物流、優(yōu)選用從液化烴產(chǎn)品、特別是液化天然氣(LNG)的單獨來源獲得的冷物流冷卻所述部分冷凝的進(jìn)料物流。14.用于處理烴物流例如天然氣物流的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括-第一氣/液分離器，具有用于部分冷凝的進(jìn)料物流的入口、用于氣態(tài)物流的第一出口和用于液體物流的第二出口；-分流器，連接至第一氣/液分離器的第一出口用于將氣態(tài)物流分流成至少第一子物流和第二子物流；-第二氣/液分離器，具有至少用于氣態(tài)物流的第一出口和用于液體物流的第二出口以及第一、第二和第三入口；-第一膨脹器，連接至第一氣/液分離器的第二出口用于膨脹液體物流；-第二膨脹器，用于膨脹從分流器獲得的第一子物流；-第一換熱器，位于分流器和第二氣/液分離器的入口之間，在所述第一換熱器中可用冷物流冷卻第二子物流。15.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述冷物流可從液化烴產(chǎn)品、特別是液化天然氣(LNG)的單獨來源、優(yōu)選從LNG輸入中轉(zhuǎn)油庫的LNG儲罐獲得。16.權(quán)利要求14或15的設(shè)備，另外包括在分流器和第一換熱器之間的第二換熱器，在所述第二換熱器中可用第二子物流加熱從第二氣/液分離器的第一出口獲得的氣態(tài)物流。全文摘要在處理烴物流例如天然氣物流的方法中，將部分冷凝的進(jìn)料物流(10)供應(yīng)至第一氣/液分離器(2)，在其中將它分離成氣態(tài)物流(20)和液體物流(30)。膨脹液體物流(30)和將其(40)進(jìn)料到第二氣/液分離器(3)中，和將氣態(tài)物流(20)分流成至少兩個子物流(50，70)。使所述至少兩個子物流中的第一子物流(50)膨脹從而獲得至少部分冷凝的第一子物流(60)，和隨后將其(60)進(jìn)料到第二氣/液分離器(3)中。用冷物流(120)冷卻所述至少兩個子物流的第二子物流(70)從而獲得至少部分冷凝的第二子物流(90，90a)，將其(90，90a)進(jìn)料到第二氣/液分離器(3)中，從第二氣/液分離器(3)中除去氣態(tài)物流(130)和液體物流(100，100a)。至少部分冷凝的第二子物流(90，90a)可以具有低于-95℃的溫度。文檔編號F25J3/02GK101529188SQ200780039717公開日2009年9月9日申請日期2007年10月23日優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日發(fā)明者Ad·瓦尼,Jhc·程申請人:國際殼牌研究有限公司