采用表面處理手段分離烴類與污染物的方法和設備的制造方法
【專利說明】采用表面處理手段分離烴類與污染物的方法和設備
[0001]相關申請的相互引用
[0002]本申請要求2013年12月6日提交的美國臨時專利申請?zhí)枮?1/912,987、名稱為采用表面處理手段分離烴類與污染物的方法和設備的優(yōu)先權權益，其整體引入本申請作為參考。
[0003 ]本申請與以下美國臨時專利申請相關，但不要求優(yōu)先權:2013年12月6日提交的申請?zhí)?1/912,957名稱為采用噴射組合體分離烴類與污染物的方法和設備;2014年9月2日提交的申請?zhí)?2/044，770名稱為采用噴射組合體分離烴類與污染物的方法和設備;2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，959名稱為在蒸餾塔中維持液體料位的方法和系統(tǒng)；2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，964名稱為使用輻射檢測器分離進料物流的方法和設備；2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1 /912，970名稱為將在蒸餾塔中加工的進料物流脫水的方法和系統(tǒng);2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，975名稱為采用進料物流分布設施分離進料物流的方法和系統(tǒng)；2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，978名稱為防止蒸餾塔中固體累積的方法和系統(tǒng)；2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912,983名稱為通過改進蒸餾塔中液體料位而脫除固體的方法;2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，984名稱為在啟動操作期間改進液體料位的方法和系統(tǒng);2013年12月6日提交的申請?zhí)枮?1/912，986名稱為采用加熱設施分離烴類和污染物以去穩(wěn)定和/或防止固體粘附的方法和設備。
[0004]背景
技術領域
[0005]本說明書總體上涉及流體分離領域。更具體地說，該說明書涉及從烴深冷分離諸如酸性氣體之類的污染物。
【背景技術】
[0006]本節(jié)意圖是引入與本說明書有關的各方面本領域技術。本論述旨在提供框架以促使更好理解本說明書的具體方面。因此，很清楚本部分應該就此而論來理解，而非必須作為現(xiàn)有技術引入。
[0007]來自儲層的諸如甲烷以及乙烷之類的天然氣烴產(chǎn)品的生產(chǎn)時常攜帶偶然產(chǎn)生的非烴類氣體。上述氣體包括污染物，比如二氧化碳(〃⑶2〃)、硫化氫("H2S")、硫化羰、二硫化碳以及各種硫醇至少之一。當由儲層產(chǎn)生的進料物流包括這些混合有烴的污染物時，該物流時常被稱為"含硫氣"。
[0008]許多天然氣儲層具有相對低百分比的烴以及比較高百分比的污染物。污染物可以當稀釋劑以及減少烴的熱含量。一些污染物、如含硫化合物、是有毒的以及甚至是致命的。此外，在水存在下，一些污染物可以變得非常有腐蝕性。
[0009]期望從包含烴類物流除去污染物以產(chǎn)生脫硫以及濃縮的烴類。管線品質天然氣的規(guī)格一般要求最高2-4%的(》2以及1/4喱H2S每100SCf(4ppmv)或者5mg/Nn^9H2S。諸如天然氣液化廠或者脫氮裝置之類的低溫過程的規(guī)范一般需要低于50ppm的C02。
[0010]污染物與烴類的分離是困難的以及因此大量工作已經(jīng)投入開發(fā)烴類/污染物分離方法。這些方法大體分成三類:通過溶劑吸收(物理、化學和混合)、通過固體吸附、以及蒸
[0011]通過蒸餾分離一些混合物可以是相對簡單的以及由此廣泛用于天然氣工業(yè)。然而，天然氣烴類，主要是甲烷、以及在天然氣中大多數(shù)普通污染物之一的二氧化碳的混合物蒸餾存在極大困難。常規(guī)的蒸餾原理以及常規(guī)的蒸餾設備依靠的是在該蒸餾塔各處僅蒸氣以及液相存在。如果需要管輸品質或較好品質烴類產(chǎn)物，則通過蒸餾將甲烷與CO2分離，所涉及溫度和壓力條件會導致CO2凝固。所需溫度是寒冷溫度，一般稱為深冷溫度。
[0012]某些低溫蒸餾可以克服上述困難。這些低溫蒸餾提供合適的手段，在將烴類與形成固體的污染物分離期間控制固體的生成以及隨后融化。與烴類及污染物的蒸氣-液體混合物平衡的固體污染物的形成在受控冷凍區(qū)域部分中發(fā)生。
[0013]有時固體會粘附于受控冷凍區(qū)域部分的內部(例如受控冷凍區(qū)域器壁)而不是落下至受控冷凍區(qū)域部分的底部。
[0014]該粘附是有害的。該粘附如果不加控制，則會妨礙該受控冷凍區(qū)域正常操作以及妨礙甲烷與該污染物的有效分離。
[0015]需要改進的技術以防止固體對受控冷凍區(qū)域部分中表面的任何粘附和/或使該粘附不穩(wěn)定。

【發(fā)明內容】

[0016]本說明書提供設備以及方法，其用于將烴與污染物分離以及尤其使固體不粘附于受控冷凍區(qū)域部分中的表面和/或使該粘附不穩(wěn)定。
[0017]在蒸餾塔中分離進料物流的方法可包括在該蒸餾塔中維持由進料物流形成固體的受控冷凍區(qū)域部分，其中該受控冷凍區(qū)域部分包括一個或多個內置部件以及在該蒸餾塔內部具有內壁表面的受控冷凍區(qū)域器壁，采用處理手段改性該內置部件至少之一、該內壁表面、或者二者，該處理手段包括(a)除去部分的該內壁表面和(b)施加涂層表面中的至少一種，將該進料物流引入該受控冷凍區(qū)域部分之內，在該受控冷凍區(qū)域部分中由該進料物流形成固體，以及用該處理手段防止該固體對該內壁表面的粘附和使該粘附不穩(wěn)定中的至少一種。
[0018]—種制備烴的方法，該方法可包括在該蒸餾塔中維持由進料物流形成固體的受控冷凍區(qū)域部分，其中該受控冷凍區(qū)域部分包括內置部件以及在該蒸餾塔內部具有內壁表面的受控冷凍區(qū)域器壁，采用處理手段改性該部件至少之一、該內壁表面、或者二者，該處理手段包括(a)除去部分的該內壁表面和(b)施加涂層表面中的至少一種，將該進料物流引入該受控冷凍區(qū)域部分之內，在該受控冷凍區(qū)域部分中由該進料物流形成固體，用該處理手段防止該固體對該內壁表面的粘附和使該粘附不穩(wěn)定中的至少一種，以及在來自該蒸餾塔的進料物流中制備烴。
[0019]將在進料物流中的污染物與在該進料物流中的烴分離的蒸餾塔，其可包含汽提器部分，構造和設置該汽提器部分以將包含污染物和烴類的進料物流分離成包含該污染物的污染物富集底部液體物流、以及包含該烴類的冷凍區(qū)域蒸氣物流，而沒有形成固體;以及受控冷凍區(qū)域，該受控冷凍區(qū)域包含:構造以及設置以形成該固體的噴射組合體;在該蒸餾塔內部的內壁表面，其具有基本上光滑表面以及涂層表面至少之一，其中該涂層表面在蒸餾塔之內以及是內壁表面的最外層表面。
[0020]上述已經(jīng)廣泛地概述本說明書的要點以致隨后詳細說明可以被更透徹理解。本申請也公開附加特征。
【附圖說明】
[0021]該說明書的這些及其它特征、狀況和優(yōu)勢由下面的說明、附加權利要求書以及如下簡要說明的附圖會變得明白。
[0022]附圖1是在具有單一容器之內區(qū)域的塔設備示意圖。
[0023]附圖2是具有多容器之內區(qū)域的塔設備示意圖。
[0024]附圖3是具有單一容器之內區(qū)域的塔設備示意圖。
[0025]附圖4是具有多容器之內區(qū)域的塔設備示意圖。
[0026]附圖5是經(jīng)處理手段作用的蒸餾塔受控冷凍區(qū)域部分橫截面示意圖。
[0027]附圖6是經(jīng)處理手段作用的蒸餾塔受控冷凍區(qū)域部分橫截面示意圖。
[0028]附圖7是經(jīng)處理手段作用以及具有封閉部件的蒸餾塔受控冷凍區(qū)域部分橫截面示意圖。
[0029]附圖8是經(jīng)處理手段作用以及具有封閉部件的蒸餾塔受控冷凍區(qū)域部分橫截面示意圖。
[0030]附圖9是在本說明書范圍內的方法流程圖。
[0031]應當指出該附圖只是實施例而不是由此要對本說明書范圍限制。此外該附圖通常不是按比例描繪、而是為了方便以及清楚圖解本說明書各方面而制圖。
[0032]發(fā)明詳述
[0033]為了促進對說明書原則的理解，參考在圖中圖解的特征以及具體語言會用于該特征描述。盡管如此應理解并非由此要限制本說明書范圍。如本申請公開那樣，任何變化以及進一步地改變、以及本說明書原則任何進一步地應用也是被預期的，如本領域技術人員通常關于本說明書所想到的那些。為了清楚起見，一些與本說明書無關的特征可以不必顯示在附圖中，這對有關領域技術人員是顯而易見的。
[0034]如在本申請中提及的，該術語"物流"、"氣體物流"、"蒸氣物流"以及"液體物流"指當進料物流的不同階段，因為在于在蒸餾塔中加工進料物流，該蒸餾塔將甲烷，天然氣中的主要烴與污染物分離。盡管該短語"氣體物流"、"蒸氣物流"以及"液體物流"指該物流中分別主要存在氣體、蒸氣和液體的情形，但仍可能有其它相同時存在該物流之內。例如，氣體可能同時存在于〃液體物流〃中。在有些情況下，該術語〃氣體物流〃以及〃蒸氣物流〃可互換使用。
[0035]本說明書涉及用于在蒸餾塔中分離進料物流的系統(tǒng)以及方法。該系統(tǒng)以及方法通過(a)除去在受控冷凍區(qū)域部分之內的部分表面以及(b)在受控冷凍區(qū)域部分之內的表面施加涂層表面中至少之一，幫助在該蒸餾塔受控冷凍區(qū)域部分使固體不粘附和/或使該粘附不穩(wěn)定。本說明書附圖1-9顯示該系統(tǒng)以及方法的各個方面。
[0036]該系統(tǒng)以及方法可以分離含有甲烷以及污染物的進料物流。該系統(tǒng)可以包含蒸餾塔104，204(附圖1-4)。該蒸餾塔104，204可以將該甲烷與該污染物分離。
[0037]該蒸餾塔104，204可以分成三個功能區(qū)域:下部區(qū)域106，中部受控冷凍區(qū)域部