[发明专利]分离烃气体的方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种用于改进从烃气体中回收C₂或C₃以及较重组分的方法和设备。

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。

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。

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。

授予J.古诗比(Jerry G.Gulsby)的美国专利No.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。

发明概述

本发明的一个实施方式，描述了一种将至少含有甲烷、乙烷和C₃成分的烃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：

(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C₂或C₃的液体，所述液体还包含轻质烃；

(b)至少一部分含有C₂或C₃的液体被导入蒸馏柱中，其中，所述液体被分离为含有轻质烃的第二残留和含有C₂或C₃的产物；包括：

(1)冷却所述第二残留以使其部分冷凝；

(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；

(3)将回收的液体作为液体供料供入蒸馏柱中；

(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：

(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；

(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；

(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；