專利名稱：用于分離烴氣體組份的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于分離含烴氣體的方法。按照美國專利法第35條的119(e)部分的規(guī)定，本申請要求1997年5月7日遞交的在先美國臨時專利申請60/045,874的權(quán)益。
乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和/或一些更重的烴類可以從很多氣體中回收，例如天然氣、煉油廠氣、以及從其它含烴物質(zhì)，如煤、原油、石腦油、油頁巖、焦油砂和褐煤獲得的合成氣。天然氣中甲烷和乙烷通常占主要比例，即甲烷和乙烷合起來占?xì)怏w的至少50％(克分子百分比)。這類氣體還含有相對少量的較重的烴類，例如丙烷、丁烷、戊烷等，以及氫、氮、二氧化碳和其它氣體。
本發(fā)明廣義上涉及從這類氣體中回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和較重的烴類。根據(jù)本發(fā)明，典型的待處理氣體的成分為大約67.0％(克分子百分比)的甲烷、15.6％(克分子百分比)乙烷和其它C2組分，7.7％(克分子百分比)丙烷和其它C3組分、1.8％(克分子百分比)異丁烷、1.7％(克分子百分比)正丁烷、1.0％(克分子百分比)戊烷加上2.2％的二氧化碳、余量為氮。有時還存在含硫氣體。
天然氣和天然氣液體(NGL)組分價格的周期性波動已經(jīng)降低了乙烷、乙烯和較重組分作為液體產(chǎn)品的逐漸增長的價值。因而需要能更有效地回收這些產(chǎn)品的方法，以及能以較低的投資來實現(xiàn)有效回收的方法?？捎脕矸蛛x這些物質(zhì)的方法包括基于冷卻和冷凍氣體、油吸收和冷凍油吸收的那些方法。另外，低溫法也得到廣泛采用，因為該方法可采用能產(chǎn)生能量的經(jīng)濟(jì)設(shè)備，該設(shè)備能同時使被處理的氣體膨脹并由它獲取熱能。根據(jù)氣體源的壓力、氣體的豐度(richness)(乙烷、乙烯和較重?zé)N類的含量)、以及所需的最終產(chǎn)品，可以采用這些方法或者是它們的組合。
用低溫膨脹法來回收天然氣液體是比較理想的，因為這種方法提供了最大的簡便性，即易于啟動、操作靈活、效率高、安全和可靠性高。美國專利4,157,904、4,171,964、4,278,457、4,519,824、4,687,499、4,854,955、4,869,740、4,889,545、5,275,005、5,555,748和5,568,737描述了相關(guān)的方法(但本發(fā)明的描述在某些情況下是基于和上述美國專利中的條件不同的條件來進(jìn)行的)。
在一種典型的低溫膨脹回收方法中，壓力下的原料氣流通過與該方法中的其它流體和/或外部致冷源(如丙烷壓縮-冷凍系統(tǒng))的熱交換來冷卻。當(dāng)氣體被冷卻時，液體冷凝并作為含有某些所需的C2+組分的高壓液體收集在一個或多個分離器中。根據(jù)氣體的豐度和形成的液體量，高壓液體可膨脹為較低的壓力并被分餾。在液體膨脹期間發(fā)生的蒸發(fā)導(dǎo)致流體進(jìn)一步冷卻。在某些情況下，可能要在膨脹之前使高壓液體預(yù)冷，以進(jìn)一步降低由膨脹產(chǎn)生的溫度。膨脹后的流體包括液體和蒸氣的混合物，并在蒸餾柱/甲烷餾除器(demethanizer))中分餾。在該柱中，對膨脹冷卻的流體進(jìn)行蒸餾，以分離作為頂部蒸氣的殘余甲烷、氮和其它揮發(fā)性氣體與作為底部液體產(chǎn)品的所需C2組份、C3組分和更重的烴類組分。
如果原料氣體不能全部冷凝(通常是不能的)，可以將部分冷凝后留下的蒸氣分成兩股或更多股氣流。一部分蒸氣通過一作功膨脹機(jī)或發(fā)動機(jī)、或膨脹閥，至較低的壓力，在該壓力下由于流體進(jìn)一步冷卻而冷凝出另外的液體。膨脹后的壓力基本上等于蒸餾塔的工作壓力。膨脹產(chǎn)生的氣-液兩相流體被饋送至蒸餾塔。
通過與其它過程流體(例如塔頂?shù)睦漯s出物)進(jìn)行熱交換，可以使蒸氣的其余部分冷卻并基本上冷凝。高壓液體中的一些或全部可以在冷卻之前與這些蒸氣部分合并。隨后，通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如一膨脹閥，使所獲得的冷卻流體膨脹至甲烷餾除器的工作壓力。在膨脹過程中，一部分液體蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻。隨后，將閃蒸膨脹的流體作為頂部原料供給至甲烷餾除器。通常，膨脹流體的蒸氣部分和甲烷餾除器塔頂蒸氣在分餾塔的上部分離器區(qū)段中合并為殘余甲烷產(chǎn)品氣體?；蛘撸梢詫⒗鋮s并膨脹的流體供給至一分離器，以提供蒸氣和液體流體。該蒸氣與塔頂流體合并，而液體作為頂部原料供給至該柱。
在這樣一個分離過程的理想工作過程中，所產(chǎn)生的離開該過程的殘余氣體含有原料氣體中幾乎所有的甲烷組分，而基本上沒有較重的烴類組分，離開甲烷餾除器的底部餾份含有幾乎所有的較重?zé)N類組分，而基本上沒有甲烷或揮發(fā)性較強(qiáng)的組分。然而，實際上這種理想的狀況是不能實現(xiàn)的，原因有兩個。一是因為傳統(tǒng)的甲烷餾除器是主要是作為一個解吸柱來工作的。因此，方法中的甲烷產(chǎn)品通常包括離開頂部分餾段的蒸氣，以及不經(jīng)過任何精餾步驟的蒸氣。由于頂部液體原料包含相當(dāng)數(shù)量的C2組份和較重?zé)N類組份，會發(fā)生相當(dāng)大的C2組份的損失，從而導(dǎo)致蒸氣中相應(yīng)平衡數(shù)量的C2組份和烴類組份離開甲烷餾除器頂部分餾段。如果使上升的蒸氣與相當(dāng)多數(shù)量的能從蒸氣中吸收C2組份和較重?zé)N類組份的液體(回流液)接觸，就可以減少這些所需組份的損失。
不能實現(xiàn)理想狀況的第二個原因是，包含在原料氣體中的二氧化碳可在甲烷餾除器中分餾，即使當(dāng)原料氣體含有少于1％的二氧化碳時，也能在塔內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)5％至10％甚至更高的濃度。在這種高濃度下，根據(jù)不同的溫度、壓力和液體溶解度，可能會產(chǎn)生固體的二氧化碳。眾所周知，天然氣通常包含二氧化碳，有時其含量是相當(dāng)大的。如果原料氣體中的二氧化碳濃度足夠高，由于處理設(shè)備會被固體二氧化碳堵塞，因而不能像希望的那樣來處理原料氣體，除非添加可去除二氧化碳的設(shè)備，但這又會大大提高成本。本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生液體回流的裝置，它可以提高所需產(chǎn)品的回收效率，同時可以顯著地緩解二氧化碳“結(jié)冰”的問題。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)C2的回收率可達(dá)到大于95％。類似地，在不希望進(jìn)行C2組份回收的情況下，可以使C3組份的回收維持在95％以上。另外，本發(fā)明能夠在能量需求低于已有技術(shù)的情況下，使甲烷(或C2組分)和較輕組分與C2組份(或C3組分)和較重的烴類組分達(dá)到幾乎100％的分離，同時可以維持相同的回收水平，并且能減少因二氧化碳結(jié)冰的危險性。盡管可以在較低壓力、較高溫度和較稀薄氣體的情況下采用本發(fā)明的方法，但是當(dāng)壓力為600-1000psia或更高、溫度為-110°F或更低的情況下處理處理較高濃度的原料氣體時特別有利。
為了更好地理解本發(fā)明，可參考下面的實施例和附圖。附圖中

圖1是根據(jù)美國專利4,278,457的已有技術(shù)的低溫膨脹天然氣處理工廠的流程圖；圖2是根據(jù)美國專利申請5,568,737的另一個已有技術(shù)系統(tǒng)的低溫膨脹天然氣處理工廠的流程圖；圖3是本發(fā)明的天然氣處理工廠的流程圖；圖4是說明本發(fā)明效果的二氧化碳濃度-溫度曲線圖；圖5是將本發(fā)明應(yīng)用于天然氣的另一種裝置的流程圖；圖6是二氧化碳濃度-溫度曲線圖，針對圖5的方法說明了本發(fā)明的效果；圖7是將本發(fā)明應(yīng)用于天然氣的另一種裝置的流程圖；圖8是二氧化碳濃度-溫度曲線圖，針對圖7的方法說明了本發(fā)明的效果；以及圖9至圖17是本發(fā)明其它可選用實施例的流程圖。
在下面對上述圖的解釋中，提供了一些表格，表中列出對各種工作條件計算的流量。在本文的表格中，為方便起見，流量值(克分子百分比/小時)四舍五入為最接近的整數(shù)。表中列出的總流體流量包括所有的非烴組分，因此一般大于各種烴組分的流體流量的總和。所列的溫度是四舍五入為最接近的度數(shù)的近似值。還應(yīng)該注意，為比較圖中所繪的各種過程進(jìn)行的設(shè)計計算中，假設(shè)沒有熱量從環(huán)境泄漏到該過程或從該過程泄漏到環(huán)境。市售絕熱材料的品質(zhì)使這樣的假設(shè)是十分合理，而且這也是本領(lǐng)域技術(shù)人員一般采用的假設(shè)。已有技術(shù)領(lǐng)域的描述參見圖1，在根據(jù)美國專利4,278,457的已有技術(shù)方法的模擬中，原料氣體作為流體31在88°F和840psia的條件下進(jìn)入設(shè)備。如果原料氣體含有會使產(chǎn)品流體不能滿足技術(shù)要求的一定濃度的硫化合物，則需要通過對原料氣體(未示)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理來除去硫化合物。另外，原料流體一般需經(jīng)脫水，以防止在低溫條件下形成水合物(冰)。為此目的一般使用固體干燥劑。
原料流體31被分成兩部分，即流體32和流體35。含有原料氣體總量的大約26％的流體35進(jìn)入熱交換器15，并通過與溫度為-23°F的冷殘余氣體和外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻至-16°F。應(yīng)注意的是，在所有情況下，交換器10和15都表示多個單獨(dú)的熱交換器或單個的多通道熱交換器，或者可以是它們的組合。(是否使用一個以上的熱交換器來進(jìn)行該冷卻取決于諸多因素，包括但不限于，原料氣體流量、熱交換器尺寸、流體溫度等)。
隨后，部分冷卻的流體35a進(jìn)入熱交換器16，并且以一種能與甲烷餾除器塔頂蒸汽流39進(jìn)行熱交換的方式來加以引導(dǎo)。隨后，基本上冷凝的流體35b在-142°F的溫度下通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥17，閃蒸地(flash)膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約250psia)。在膨脹過程中，一部分流體蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻。在圖1所示的方法中，離開膨脹閥17的膨脹流體35c的溫度達(dá)到-158°F，并被供給至分餾塔18上部區(qū)域的分離器區(qū)段18a。在其中分離的液體變成可供給去甲烷區(qū)段18b的塔頂原料。
再轉(zhuǎn)到原料氣體的第二部分(流體32)，原料氣體的其余74％進(jìn)入熱交換器10，在那里，通過與溫度為-23°F的冷殘余氣體的一部分(流體42)、溫度為10°F的甲烷餾除器的再熱器液體、溫度為-70°F的甲烷餾除器的側(cè)部再熱器液體以及外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換，冷卻至-50°F并部分地冷凝。冷卻的流體32a以-50°F的溫度和825psia的壓力進(jìn)入分離器11，在那里，可將蒸氣(流體33)與冷凝液(流體34)分離。
來自分離器11的蒸氣(流體33)進(jìn)入一作功膨脹機(jī)12，該膨脹機(jī)可從這部分高壓原料獲取機(jī)械能。機(jī)器12將蒸氣基本上等熵地從大約825psia的壓力膨脹至大約250psia，并使膨脹作功的流體33a冷卻至大約-128°F。一般市售的膨脹機(jī)可以回收在理想的等熵膨脹中所能提供的功的80-85％?；厥盏墓?jīng)常被用來驅(qū)動一離心壓縮機(jī)(例如13)，該壓縮機(jī)例如可以用來重新壓縮殘余氣體(流體39b)?？蓪⑴蛎洸⒉糠掷淠牧黧w33a作為原料，在一中點(diǎn)位置上供給至蒸餾柱18。分離器液體(流體34)同樣通過膨脹閥14膨脹至大約250psia，將流體34冷卻至-102°F(流體34a)，而后在塔柱中部下方的一個位置上供給至分餾塔18內(nèi)的甲烷餾除器。
分餾塔18內(nèi)的甲烷餾除器是一個傳統(tǒng)的蒸餾柱，它有多個沿垂直方向間隔的塔板、一個或多個填料床、或一些塔板和填料的組合。在很多天然氣工廠中，分餾塔可以由兩區(qū)段組成。上部區(qū)段18a是一分離器，在此，部分蒸發(fā)的塔頂原料被分成相應(yīng)的蒸氣和液體部分，從較低的蒸餾或去甲烷區(qū)段18b上升的蒸氣與塔頂原料的蒸氣部分(如果有)合并形成冷的殘余氣體餾出流體39，從塔的頂部流出。下方的去甲烷區(qū)段18b包含塔板和/或填料，提供了下降液體和上升蒸氣之間的必要接觸。去甲烷區(qū)段還包括若干個再熱器，它們可以對向塔柱下方流動的液體的一部分進(jìn)行加熱和蒸發(fā)，以便形成向塔柱上方流動的解吸蒸氣而分餾甲烷的液體產(chǎn)品，流體40。按體積計，塔底液體產(chǎn)品的典型的甲烷-乙烷比為0.015∶1。產(chǎn)品液流40以31°F的溫度從塔底排出，并流向下一個過程和/或階段。
冷的殘余氣流39逆流回到熱交換器16內(nèi)的原料氣體的一部分(流體35a)，在那里，由于對流體35b提供進(jìn)一步冷卻和相當(dāng)大的冷凝作用，它被升溫至-23°F(流體39a)。隨后，冷的殘余氣流被分成兩部分，即流體41和42。流體41和42分別逆流至熱交換器15和10中的原料氣體，并且由于原料氣體的冷卻和部分冷凝作用而升溫至80°F和81°F(分別對流體41a和42a而言)。隨后，兩股升溫的流體41a和42a重新合并為溫度80°F的殘余氣流39b。隨后，重新合并的流體又分兩個階段被重新壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)12驅(qū)動的壓縮機(jī)13。第二階段是由一輔助動力源驅(qū)動的壓縮機(jī)19，它可將殘余氣體(流體39c)壓縮至供出售的管道壓力。當(dāng)在排出冷卻器20中冷卻之后，殘余氣體產(chǎn)品(流體39e)以88°F的溫度和835psia的壓力流向銷售氣體管道。
下表列出了圖1所描述方法的流體流量和能耗。
表I(圖1)流體流量(磅摩爾/小時)流體 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷+ 總量31 5516 1287 633371 823532 4069 949 467274 607535 1447 338 16697216033 2235 199 38 8 266534 1834 750 429266 341039 5487 643 0 584440 291223 630371 2391
回收率*乙烷 95.00％丙烷 99.54％丁烷+ 99.95％馬力殘余物壓縮4,034制冷壓縮 1,549總量 5,583*(根據(jù)未取整的流量)如表I所示，圖1已有技術(shù)在乙烷的回收率方面受到限制，因為可產(chǎn)生作為甲烷餾除器上部精餾區(qū)段之回流基本冷凝的原料氣體。可以通過提高作為甲烷餾除器之塔頂原料的基本冷凝的原料氣體的數(shù)量，或者通過降低分離器11的溫度以降低作功膨脹氣體的溫度進(jìn)而降低供給至甲烷餾除器中段供料點(diǎn)且必須精餾的蒸氣的溫度和數(shù)量，就可以將C2組份和較重?zé)N類組份的回收率提高到某一水平。此類變化只能這樣來實現(xiàn)，即從原料氣體中除去更多的能量，或者是添加輔助的制冷劑來進(jìn)一步冷卻原料氣體，或者是降低甲烷餾除器的工作壓力以提高由作功膨脹機(jī)12回收的能量。在這些情況下，用電(壓縮)的需求將會顯著增加，而只能勉強(qiáng)地提高C2+組份的回收水平。
經(jīng)常用于高濃度原料氣體(此時，回收率受到可以從原料氣體中除去之能量的限制)、能實現(xiàn)更高效率乙烷回收方法是，使被再壓縮的殘余氣體基本上冷凝，并使其作為塔頂(回流)原料再循環(huán)至甲烷餾除器。實質(zhì)上，這是一個用于甲烷餾除器的開放的壓縮-制冷循環(huán)，它利用揮發(fā)性殘余氣體中的一部分來作為工作流體。圖2示出了根據(jù)美國專利5,568,737的另一種已有技術(shù)的方法，它將殘余氣體的一部分再循環(huán)作為頂部原料送入甲烷餾除器。圖2所示的方法已應(yīng)用于與圖1所述相同的原料氣體組成和條件。
與圖1所示的模擬過程一樣，在圖2的模擬過程中，需選定各種工作條件，以使為達(dá)到某一回收水平所需的能耗最小。原料流體31被分成兩部分，即流體32和流體35。含有原料氣體總量的大約19％的流體35進(jìn)入熱交換器15，并通過與溫度為-44°F的冷殘余氣體(流體44)和外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻至-21°F。隨后，部分冷卻的流體35a進(jìn)入熱交換器16，并且以一種能與溫度為-152°F的冷的甲烷餾除器塔頂蒸汽的一部分(流體42)進(jìn)行熱交換的方式來加以引導(dǎo)，從而使氣流進(jìn)一步冷卻并基本上冷凝。隨后，基本上冷凝的流體35b在-142°F的溫度下通過膨脹閥17閃蒸膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約276psia)。在膨脹過程中，一部分流體蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻至-154°F(流體35c)。膨脹后的流體35c隨即在塔中段的一個供料位置上進(jìn)入蒸餾柱或甲烷餾除器。蒸餾柱位于分餾塔18的下方區(qū)域。
再轉(zhuǎn)到原料氣體的第二部分(流體32)，原料氣體的其余81％進(jìn)入熱交換器10，在那里，通過與溫度為-40°F的冷殘余氣體的一部分(流體42)、溫度為19°F的甲烷餾除器的再熱器液體、溫度為-71°F的甲烷餾除器的側(cè)部再熱器液體以及外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換，冷卻至-47°F并部分地冷凝。冷卻的流體32a以-47°F的溫度和825psia的壓力進(jìn)入分離器11，在那里，可將蒸氣(流體33)與冷凝液(流體34)分離。
來自分離器11的蒸氣(流體33)進(jìn)入一作功膨脹機(jī)12，該膨脹機(jī)可從這部分高壓原料獲取機(jī)械能。機(jī)器12將蒸氣基本上等熵地從大約825psia的壓力膨脹至甲烷餾除器的壓力(大約276psia)，并使膨脹作功的流體冷卻至大約-119°F(流體33)。分離器液體(流體34)同樣通過膨脹閥14膨脹至大約276psia，將流體34冷卻至-95°F(流體34a)，而后再將其于塔柱中部下方的一個位置供給至分餾塔18內(nèi)的甲烷餾除器。
將高壓殘余氣體(流體46)的一部分從主殘余氣流(流體39e)抽出，使其變成蒸餾柱的原料(回流)。再循環(huán)的氣流46通過熱交換器21與冷殘余氣體(流體43)的一部分進(jìn)行熱交換，并在那里冷卻至0°F(流體46a)。隨后，被冷卻的再循環(huán)流體46a通過熱交換器22與冷的甲烷餾除器頂部分餾蒸氣的其余部分即流體41進(jìn)行熱交換，使再循環(huán)流體進(jìn)一步地冷卻并基本冷凝。隨后，溫度為-145°F的基本冷凝的流體46b通過膨脹閥23膨脹。隨著該流體膨脹至甲烷餾除器的工作壓力276psia，一部分流體蒸發(fā)，使整個流體的溫度冷卻至大約-169°F(流體46c)。膨脹后的流體作為頂部原料供給分餾塔。
液體產(chǎn)品(流體40)以42°F的溫度從塔18底部排出，并流向下一個過程和/或貯罐。來自甲烷餾除器上部區(qū)段的冷的餾出流體39被分成流體41和流體42兩部分。流體41逆流至熱交換器22內(nèi)的再循環(huán)流體46a，并且借助被冷卻的再循環(huán)流體46a的冷卻和冷凝作用而降溫至-58°F。類似地，流體42逆流至熱交換器16內(nèi)的再循環(huán)流體35a，并且借助流體35a的冷卻和冷凝作用而降溫至-28°F(流體42a)。隨后，兩股部分升溫的流體41a和42a重新合并為溫度-40°F的流體39a。重新合并的流體又被分成三個流體43、44和45三個部分。流體43逆流至熱交換器21內(nèi)的再循環(huán)流體46，并在那里升溫至79°F(流體43a)。第二部分，即流體44流過熱交換器15，并在那里通過對原料氣體的第一部分(流體35)提供冷卻而加熱至79°F(流體44a)。第三部分，即流體45流過熱交換器10，并在那里通過對原料氣體的第二部分(流體32)提供冷卻而加熱至81°F(流體45a)。這三部分被加熱的流體43a、44a和45a重新合并成升溫的餾出流體39b。隨后，該升溫的餾出流體在80°F的溫度下分兩個階段被重新壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)12驅(qū)動的壓縮機(jī)13。第二階段是由一輔助動力源驅(qū)動的壓縮機(jī)19，它可將殘余氣體(流體39c)壓縮至供出售的管道壓力。當(dāng)在排出冷卻器20中冷卻之后，冷卻的流體39e被分為殘余氣體產(chǎn)品(流體47)和再循環(huán)流體46，如上所述。殘余氣體產(chǎn)品(流體47)以88°F的溫度和835psia的壓力流向銷售氣體管道。
下表列出了圖2所描述方法的流體流量和能耗。
表II(圖2)流體流量(磅摩爾/小時)流體 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷+ 總量31 5516 1287 633371 823532 4478 1045 514301 668535 1038 242 11970155033 2607 244 47 10312034 1871 801 467291 356539 6160 720 0 659146 673 8 0 0 72047 5487 640 0 587140 291223 633371 2364回收率*乙烷 95.00％丙烷 100.00％丁烷+ 100.00％馬力殘余氣體壓縮 4,048制冷劑壓縮 1,533總量 5,581*(根據(jù)未取整的流量)
表I和表II中所列舉的回收水平和功率消耗說明了由附加再循環(huán)流體46所提供的制冷對提高乙烷回收效率并不有效。雖然與圖1所示方法中的塔頂原料(流體35c)相比，圖2所示方法中的基本上冷凝和膨脹的流體46c要冷得多并稀薄得多(C2組份的濃度較低)，但流體46c的數(shù)量不足以有效地從向塔柱18上方升的蒸氣中吸收C2+組份。與圖1所示方法的情況一樣，回收水平還是取決于可以從原料氣體中獲取的能量的大小，這意味著在這種情況下塔頂原料的數(shù)量(而非其組份)是決定乙烷回收效率的決定因素。圖2方法的一個特點(diǎn)是，如果塔頂原料增加，較稀薄的塔頂原料組份只能提高乙烷的回收率，這將使所需的馬力超過表II所列數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的詳細(xì)描述實施例1圖3是本發(fā)明方法的流程圖。圖3所示工藝的原料氣體組成和條件與圖1和2的相同。因此，可以將圖3的方法可以與圖1的方法作比較來說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
在圖3方法的模擬中，原料氣體以80°F的溫度和840psia壓力作為流體31輸入。含有原料氣體總量的79％的流體32進(jìn)入熱交換器10，并通過與溫度為-30°F的冷殘余氣體的一部分(流體34)、溫度為25°F的甲烷餾除器再熱器液體、溫度為-71°F的甲烷餾除器側(cè)部再熱器液體以及外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換而得以冷卻。冷卻后的流體32a以-50°F的溫度和825psia的壓力進(jìn)入分離器11，在分離器11中，從冷凝液體(流體34)中分離出蒸氣(流體33)。
來自分離器11的蒸氣(流體33)進(jìn)入作功膨脹機(jī)12，在膨脹機(jī)中從高壓原料獲取機(jī)械能。機(jī)器12將蒸氣基本上等熵地從大約825psia的壓力膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約305psia)，作功膨脹的流體33a冷卻至大約-117°F。膨脹和部分冷凝的流體33a在塔柱的中部進(jìn)料位置進(jìn)入分餾塔18。
來自分離器11的冷凝液(流體34)通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥14，閃蒸膨脹至分餾塔18的工作壓力，并將流體34冷卻至-95°F(流體34a)。離開膨脹閥14的膨脹流體34a隨即在塔柱中下部的進(jìn)料點(diǎn)進(jìn)入分餾塔18。
請再轉(zhuǎn)回到原料氣體的第二部分(流體35)，原料氣體的其余21％與從主殘余氣流(流體39e)中吸取的高壓殘余氣體(流體46)的一部分合并。合并后的流體38進(jìn)入熱交換器15，通過與溫度為-30°F的冷殘余氣體的其它部分(流體41)和外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換，冷卻至-23°F。部分冷卻的流體38a再進(jìn)入熱交換器16，在那里與-143°F的冷的餾出流體39進(jìn)行熱交換而進(jìn)一步冷卻至-136°F(流體38b)。隨后，最終獲得的基本上冷凝的流體38b通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥17，膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約305psia)。在膨脹過程中，流體的一部分蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻。在圖3所示的方法中，離開膨脹閥17的膨脹流體38c的溫度達(dá)到-152°F，并作為塔頂原料供給分餾塔18。流體38c的蒸氣部分(如果有)與從塔柱的頂部分餾區(qū)上升的蒸氣合并而形成餾出流體39，該餾出流體從塔柱的上部區(qū)域抽出。
液體產(chǎn)品(流體40)以49°F的溫度從塔柱18的底部排出，并流向下一個處理過程和/或儲存起來。來自甲烷餾除器上部區(qū)域的-143°F的冷餾出流體39逆流至熱交換器16內(nèi)的部分冷卻的合并流體38a，在那里向流體38b提供進(jìn)一步的冷卻和基本上冷凝而升溫至-30°F(流體39a)。隨后，冷的殘余氣流39a被分成流體41和42兩部分。流體41逆流至熱交換器15內(nèi)的原料氣體與再循環(huán)氣體的混合物，并且由于向合并流體38提供冷卻和部分冷凝作用而升溫至79°F(流體41a)。流體42逆流至熱交換器10內(nèi)的原料氣體，并且由于向原料氣體提供冷卻和部分冷凝作用而升溫至23°F(流體42a)。這兩股升溫的流體41a和42a再合并成溫度為51°F的殘余氣體流39b。這個重新合并的流體又分成兩個階段壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)12驅(qū)動的壓縮機(jī)13。第二階段是由一輔助動力源驅(qū)動的壓縮機(jī)19，它將殘余氣體(流體39c)壓縮至可供出售的管道壓力。與前面描述的一樣，當(dāng)在排出冷卻器20內(nèi)冷卻之后，冷卻的流體39e被分成殘余氣體產(chǎn)品(流體47)和再循環(huán)流體46。殘余氣體產(chǎn)品(流體47)以88°F的溫度和835psia的壓力流向銷售氣體管道。
下表列出了圖3所描述方法的流體流量和能耗。
表III(圖3)流體流量(磅摩爾/小時)流體 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷+ 總量31 5516 1287 633 371823532 4357 1017 500 293650535 1159 270 133 78 173033 2394 213 408 285334 1963 804 460 285365239 6040 713 0 644446 553 7 0 0 59038 1712 277 133 78 232047 5487 643 0 585440 291223 630 3712381
回收率*乙烷 95.00％丙烷 99.48％丁烷+99.93％馬力殘余物壓縮 3,329制冷壓縮 1,897總量 5,226*(根據(jù)未取整的流量)通過表I和III的回收水平和功率消耗的比較可以看出，本發(fā)明可以維持幾乎與圖1相同的乙烷、丙烷和丁烷+的回收率，同時將功率(耗電量)的要求降低了大約6％。圖3所示方法的塔頂原料(流體38c)的量大體上與圖1所示方法(流體35c)相同，但是在本發(fā)明中，大部分塔頂原料是由殘余的甲烷組成，使得塔頂原料內(nèi)的C2+的濃度大大低于圖3方法。因此，將再循環(huán)流體46中的殘余甲烷與原料氣體合并，就使本發(fā)明能提供一個用于甲烷餾除器18的塔頂回流流體，它比塔頂原料稀薄，但是其數(shù)量還是足以有效地吸收沿分餾塔上升的蒸氣中的C2+組份。
將表II和表III所示的回收水平與功率消耗作比較，可以看出，本發(fā)明能維持與圖2方法相同的乙烷回收率，但在功率(耗電量)方面的消耗也類似地降低了6％。雖然圖2的方法比圖3所示的具有略好一些的丙烷回收率(100.00％對99.48％)和丁烷+回收率(100.00％對99.93％)，但是如圖3所示的本發(fā)明的方法所需的設(shè)備少于圖2的方法，因而基建的投資比較小。與圖2中相應(yīng)的分餾塔相比，圖3的方法中的分餾塔18只需要比較少的接觸步驟，因而進(jìn)一步降低了投資成本。本發(fā)明之所以能降低運(yùn)行和基建的成本是因為采用了一部分原料氣體的質(zhì)量來補(bǔ)充殘余甲烷的再循環(huán)流體中的質(zhì)量，因而在供給甲烷餾除器的塔頂回流原料內(nèi)有足夠的質(zhì)量，從而能利用再循環(huán)流體內(nèi)的可提供的制冷作用有效地從沿塔柱上述的蒸氣中吸收C2+成分。
本發(fā)明的另一個優(yōu)于已有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以減少二氧化碳結(jié)冰的現(xiàn)象。圖4是示出二氧化碳濃度與溫度之間關(guān)系的曲線圖。線71表示在圖1至3中的甲烷餾除器18的各分餾區(qū)發(fā)現(xiàn)的烴類混合物中的固體和液體二氧化碳的平衡條件。(該曲線圖類似于Warren E.White、Karl M.Forency和Ned P.Baudat于1973年8月發(fā)表在《烴處理》V.52，即.107-108的文章“二氧化碳溶解度的簡化計算”中給出的曲線圖，但是圖4所示出的液-固平衡線已經(jīng)利用狀態(tài)方程式進(jìn)行了計算，以便準(zhǔn)確地考慮比甲烷更重的烴類的影響。)液體溫度落在線71上或在線71的右側(cè)，或者二氧化碳的濃度落在該線上或在其上方，就表示結(jié)冰狀態(tài)。由于氣體處理設(shè)備中經(jīng)常發(fā)生的各種變化(例如，原料氣體的組份、狀態(tài)和流量)，通常希望能設(shè)計一個在期望的工作狀態(tài)和結(jié)冰狀態(tài)之間的具有很高安全系數(shù)的甲烷餾除器。經(jīng)驗表明，在一甲烷餾除器分餾區(qū)上的液體的狀況，而不是蒸氣的狀況，決定了大多數(shù)甲烷餾除器中的工作條件。為此，在圖4中沒有繪制相應(yīng)的氣-固平衡線。
圖4中的線表示在圖1和圖2方法(分別用曲線72和73表示)的甲烷餾除器18的分餾區(qū)的液體狀況。對圖1而言，在期望的工作狀態(tài)和結(jié)冰狀態(tài)之間的安全系數(shù)是1.17。也就是說，如果液體的二氧化碳含量升高17％就可能導(dǎo)致結(jié)冰。然而，對圖2的方法而言，工作線的一部分落在了液-固平衡線的右側(cè)，這表示圖2在這些條件下工作時可能會遇到結(jié)冰的問題。因此，不能在這些條件下采用圖2的方法，如果不從原料氣體中除去至少一些二氧化碳，圖2方法與圖1方法相比在效率方面的改善是不能實現(xiàn)的。而如果要除去一些二氧化碳，必然會大大增加基建成本。
圖4中的線74表示在如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的甲烷餾除器18的分餾區(qū)上的液體狀況。與圖1和圖2的方法相反，其在期望的工作狀態(tài)和結(jié)冰狀態(tài)之間的安全系數(shù)是1.33。因此，本發(fā)明可容許的二氧化碳增量幾乎雙倍于圖1所能允許的，并且不會發(fā)生結(jié)冰的危險。另外，由于結(jié)冰的緣故，圖2的方法不能實現(xiàn)表II所列舉的回收水平，而本發(fā)明實際上可以以高于表II所列舉的回收水平來工作，而且不會結(jié)冰。
通過將本發(fā)明的區(qū)別特征與圖1和2所示的已有技術(shù)的特征作比較，可以理解如圖4中的線74表示的圖3之甲烷餾除器的工作條件的變化。圖1方法的工作線(線72)的形狀非常類似于本發(fā)明工作線的形狀。兩者的主要區(qū)別是，與圖1中的甲烷餾除器的分餾區(qū)的工作溫度相比，圖3中的甲烷餾除器的相應(yīng)分餾區(qū)的工作溫度要高得多，從而有效地使圖3的工作線更加離開液-固平衡線。圖3甲烷餾除器的分餾區(qū)的較高溫度是由于分餾塔在大大高于圖1方法的壓力下工作而造成的。然而，由于圖3方法中的再循環(huán)流體46實質(zhì)上是利用一部分揮發(fā)性殘余氣體作為工作流體，通過向處理過程提供所需的制冷作用以克服通常伴隨著甲烷餾除器工作壓力增大的回收損失，從而對甲烷餾除器進(jìn)行的一個開放式直接接觸的壓縮制冷循環(huán)，所以較高的塔內(nèi)壓力不會造成C2+組分回收的損失。
圖2所示已有技術(shù)的方法與本發(fā)明的類似之處在于，它也采用了一個開放式的壓縮制冷循環(huán)來向其甲烷餾除器提供附加的制冷作用。然而，在本發(fā)明中，由揮發(fā)性殘余氣體充當(dāng)?shù)墓ぷ髁黧w是借助于來自原料氣體的較重?zé)N類而加濃的。因此，與圖2方法的甲烷餾除器的分餾區(qū)相比，圖3甲烷餾除器上部區(qū)段的相應(yīng)分餾區(qū)上的液體包含較高濃度的C4+烴類。這些較重?zé)N類組份(與較高的分餾塔工作壓力)的作用是，提高塔盤液體的始沸點(diǎn)。這樣就能在圖3甲烷餾除器的分餾區(qū)內(nèi)產(chǎn)生較高的工作溫度，從而再一次將圖3方法的工作線移離液-固平衡線。
實施例2圖3示出的是針對曲線圖中的溫度和壓力條件的本發(fā)明的較佳實施例，因為它需要的設(shè)備最少，并且基建投資最低。圖5示出了能使再循環(huán)流體的濃度增加的另一實施例的方法。圖5所示方法的原料氣體組成和條件與圖1至圖3中的相同。因此，可以將圖5的方法與圖1和圖2的方法作比較，也可以將其與圖3所示的實施例作比較。
在圖5方法的模擬中，原料氣體以88°F的溫度和840psia的壓力作為流體31輸入，并在熱交換器10中通過與-55°F的冷殘余氣體(流體42)、22°F的甲烷餾除器再熱器液體、-71°F的甲烷餾除器側(cè)部再熱器液體以及外加丙烷制冷劑的熱交換而冷卻。冷卻后的流體31a以-45°F的溫度和825psia的壓力進(jìn)入分離器11，在分離器11中，從冷凝液體(流體34)中分離出蒸氣(流體33)。
來自分離器11的蒸氣(流體33)進(jìn)入作功膨脹機(jī)12，在膨脹機(jī)中從高壓原料獲取機(jī)械能。機(jī)器12將蒸氣基本上等熵地從大約825psia的壓力膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約297psia)，作功膨脹的流體33a冷卻至大約-114°F。膨脹和部分冷凝的流體33a在塔柱的中部進(jìn)料位置進(jìn)入分餾塔18。
來自分離器11的冷凝液(流體34)被分成兩部分，即流體36和37。含有冷凝液總量的大約67％的流體37通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥14，閃蒸膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約297psia)，并將流體37冷卻至-90°F(流體37a)。離開膨脹閥14的膨脹流體37a隨即在塔柱中下部的進(jìn)料點(diǎn)進(jìn)入分餾塔18。
一部分高壓殘余氣體(流體46)被從主殘余流(流體39e)抽出，并在熱交換器15中通過與溫度為-55°F的另一部分殘余氣體(流體41)進(jìn)行熱交換而冷卻至-25°F。隨后，部分冷卻的再循環(huán)流體46a與來自分離器11的另一部分液體流體36合并，后者含有冷凝液總量的大約33％。合并的流體38隨后進(jìn)入熱交換器16，與-142°F的冷的餾出流體39進(jìn)行熱交換而冷卻至-135°F(流體38a)。隨后，最終獲得的基本上冷凝的流體38a通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥17，膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約297psia)。在膨脹過程中，流體的一部分蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻。在圖5所示的方法中，離開膨脹閥17的膨脹流體38b的溫度達(dá)到-151°F，并作為塔頂原料供給分餾塔18。流體38b的蒸氣部分(如果有)與從塔柱的頂部分餾區(qū)上升的蒸氣合并而形成餾出流體39，該餾出流體從塔柱的上部區(qū)域抽出。
液體產(chǎn)品(流體40)以49°F的溫度從塔柱18的底部排出，并流向下一個處理過程和/或儲存起來。來自甲烷餾除器上部區(qū)域的-142°F的冷的餾出流體39逆流至熱交換器16內(nèi)的合并流體38，在那里通過使流體38a進(jìn)一步冷卻和基本冷凝而升溫至-55°F(流體39a)。隨后，冷殘余氣流39a被分成流體41和42兩部分。流體41逆流至熱交換器15內(nèi)的原料氣體與再循環(huán)氣體，并且由于向再循環(huán)流體46提供冷卻作用而升溫至79°F(流體41a)。流體42逆流至熱交換器10內(nèi)的原料氣體，并且由于使原料氣體冷卻和部分冷凝而升溫至81°F(流體42a)。這兩股升溫的流體41a和42a再重新合并成溫度為51°F的殘余氣體流39b。這個重新合并的流體又分成兩個階段壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)12驅(qū)動的壓縮機(jī)13。第二階段是由一輔助動力源驅(qū)動的壓縮機(jī)19，它將殘余氣體(流體39c)壓縮至可供出售的管道壓力。與前面描述的一樣，當(dāng)在排出冷卻器20內(nèi)冷卻之后，冷卻的流體39e被分成殘余氣體產(chǎn)品(流體47)和再循環(huán)流體46。殘余氣體產(chǎn)品(流體47)以88°F的溫度和835psia的壓力流向銷售氣體管道。
下表列出了圖5所描述方法的流體流量和能耗。
表IV(圖5)流體流量(磅摩爾/小時)流體 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷+ 總量31 5516 1287 633371 823533 3324 320 63 13398934 2192 967 570358 424636 723 319 188118 140037 1469 648 382240 284639 6706 785 0 715146 1219 141 0 130038 1942 333 189118 270047 5487 644 0 585140 291223 630371 2384
回收率*乙烷 95.00％丙烷 99.40％丁烷+ 99.92％馬力殘余物壓縮 3,960制冷壓縮 1,515總量 5,475*(根據(jù)未取整的流量)將表III和IV作比較可以看出，本發(fā)明的該實施例(圖5)能實現(xiàn)基本上與圖3相同的產(chǎn)品回收率，但它需要更高的功率(耗電量)。然而，當(dāng)本發(fā)明像實施例2那樣利用一部分冷凝液體來提高再循環(huán)流體的濃度時，與圖3實施例相比，其避免二氧化碳結(jié)冰的能力更強(qiáng)。圖6是示出二氧化碳濃度與溫度關(guān)系的另一個曲線圖，與前述的一樣，線71還是表示在圖1、2、3和5的甲烷餾除器18的分餾區(qū)內(nèi)的烴類混合物中的固體和液體二氧化碳的平衡狀況。圖6中的曲線75表示在如圖5所示的本發(fā)明方法的甲烷餾除器18的分餾區(qū)的液體狀況，并且示出了對圖5方法而言在期望的工作狀況與結(jié)冰狀況之間的一個為1.45的安全系數(shù)。因此，本發(fā)明的該實施例可容許二氧化碳濃度增長45％而沒有結(jié)冰的危險。實際上，這種在結(jié)冰安全系數(shù)上的改善是比較有利的，它使甲烷餾除器可以在低壓下(即，借助分餾區(qū)的較冷溫度)工作而提高C2組份回收能力，同時又不會遇到結(jié)冰的問題。圖6中的曲線75的形狀非常類似于圖4中的曲線74。這兩者的主要區(qū)別在于，在圖5甲烷餾除器的分餾區(qū)內(nèi)的工作溫度略高一些，這是因為當(dāng)采用冷凝液來提高再循環(huán)流體的濃度時，較重?zé)N類的較高濃度對液體始沸溫度的影響而造成的。
實施例3圖7示出了本發(fā)明的第三實施例，其中采用了附加的設(shè)備來進(jìn)一步提高本發(fā)明的效率。圖7所示方法的原料氣體組成和條件與圖1、圖2、圖3和圖5中的相同。
在圖7方法的模擬中，原料氣體的分流、冷卻和分離的方案與圖3方法相同。其不同之處在于離開分離器11的冷凝液的安排。在該實施例中，不是讓液流閃蒸膨脹并在分餾塔的中下部進(jìn)料點(diǎn)直接進(jìn)入分餾塔，而是采用了一種所謂的自動制冷的方法來冷卻一部分液體，從而使它們變成有效的中上部原料流體。
原料氣體以88°F的溫度和840psia的壓力作為流體31輸入，并分成流體32和流體35兩部分。含有原料氣體總量的約79％的流體32進(jìn)入熱交換器10，并通過與-26°F的一部分冷的殘余氣體(流體42)、23°F的甲烷餾除器再熱器液體、-57°F的甲烷餾除器側(cè)部再熱器液體以及外加丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻。冷卻后的流體32a以-38°F的溫度和825psia的壓力進(jìn)入分離器11，在分離器11中，從冷凝液體(流體34)中分離出蒸氣(流體33)。
來自分離器11的蒸氣(流體33)進(jìn)入作功膨脹機(jī)12，在膨脹機(jī)中從高壓原料獲取機(jī)械能。機(jī)器12將蒸氣基本上等熵地從大約825psia的壓力膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約299psia)，作功膨脹的流體33a冷卻至大約-106°F。膨脹和部分冷凝的流體33a在塔柱的中部進(jìn)料位置進(jìn)入分餾塔18。
來自分離器11的冷凝液(流體34)直接進(jìn)入熱交換器22并在那里冷卻至-115°F(流體34a)。過冷流體34a被分成兩部分，即流體36和37。流體37通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥23，閃蒸膨脹至略高于分餾塔18的工作壓力的壓力。在膨脹過程中，一部分液體蒸發(fā)，使整個流體冷卻至-122°F(流體37a)。與前述的一樣，閃蒸膨脹的流體37a被引至熱交換器22而對流體34進(jìn)行冷卻。最終所獲之-45°F的升溫流體37b在分餾塔18的中下部進(jìn)料點(diǎn)送入。另一部分過冷液體(流體36)也通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥14，閃蒸膨脹至分餾塔18的工作壓力。在膨脹至甲烷餾除器工作壓力(大約299psia)的過程中，流體的一部分蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻至-123°F(流體36a)。隨后，閃蒸膨脹后的流體36a從分餾塔18的中上部進(jìn)料點(diǎn)送入塔內(nèi)，該進(jìn)料位置高于作功膨脹的流體33a。
請再轉(zhuǎn)回到原料氣體的第二部分(流體35)，原料氣體的其余21％與從主殘余氣流(流體39e)中吸取的高壓殘余氣體(流體46)的一部分合并。合并后的流體38進(jìn)入熱交換器15，通過與溫度為-26°F的冷殘余氣體的另一部分(流體41)和外加的丙烷制冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻至-19°F。部分冷卻的流體38a再進(jìn)入熱交換器16，在那里與-144°F的冷的餾出流體39進(jìn)行熱交換而進(jìn)一步冷卻至-137°F(流體38b)。隨后，最終獲得的基本上冷凝的流體38b通過一適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置，例如膨脹閥17，膨脹至分餾塔18的工作壓力(大約299psia)。在膨脹過程中，流體的一部分蒸發(fā)，導(dǎo)致整個流體冷卻。在圖7所示的方法中，離開膨脹閥17的膨脹流體38c的溫度達(dá)到-153°F，并作為塔頂原料供給分餾塔18。流體38c的蒸氣部分(如果有)與從塔柱的頂部分餾區(qū)上升的蒸氣合并而形成餾出流體39，該餾出流體從塔柱的上部區(qū)域抽出。
液體產(chǎn)品(流體40)以46°F的溫度從塔柱18的底部排出，并流向下一個處理過程和/或儲存起來。來自甲烷餾除器上部區(qū)域的-144°F的冷餾出流體39逆流至熱交換器16內(nèi)的部分冷卻的合并流體38a，在那里通過使流體38b進(jìn)一步冷卻和基本冷凝而升溫至-26°F(流體39a)。隨后，冷殘余氣流39a被分成流體41和42兩部分。流體41逆流至熱交換器15內(nèi)的原料氣體與再循環(huán)氣體的混合物，并且由于向合并流體38提供冷卻和部分冷凝而升溫至79°F(流體41a)。流體42逆流至熱交換器10內(nèi)的原料氣體，并且由于向原料氣體提供冷卻和部分冷凝而升溫至79°F(流體42a)。這兩股升溫的流體41a和42a再合并成溫度為79°F的殘余氣體流39b。這個重新合并的流體又分成兩個階段壓縮。第一階段是由膨脹機(jī)12驅(qū)動的壓縮機(jī)13。第二階段是由一輔助動力源驅(qū)動的壓縮機(jī)19，它將殘余氣體(流體39c)壓縮至可供出售的管道壓力。與前面描述的一樣，當(dāng)在排出冷卻器20內(nèi)冷卻之后，冷卻的流體39e被分成殘余氣體產(chǎn)品(流體47)和再循環(huán)流體46。殘余氣體產(chǎn)品(流體47)以88°F的溫度和835psia的壓力流向銷售氣體管道。
下表列出了圖7所描述方法的流體流量和能耗。
表V(圖7)流體流量(磅摩爾/小時)流體 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷+ 總量31 5516 1287 633371 823532 4357 1017 500293 650535 1159 270 13378173033 2898 309 64 14351534 1459 708 436279 299036 622 302 186119 127537 837 406 250160 171539 6041 713 0 643546 554 7 0 0 59038 1713 277 13378232047 5487 643 0 584540 291223 630371 2390
回收率*乙烷95.00％丙烷99.50％丁烷+ 99.93％馬力殘余物壓縮 3,516制冷壓縮1,483總量 4,999*(根據(jù)未取整的流量)將表III和V作比較可以看出，本發(fā)明的該實施例(圖7)能實現(xiàn)基本上與圖3相同的產(chǎn)品回收率，同時只有較低的功率(耗電量)要求(比如圖1和2所示的已有技術(shù)低大約10％)。而且，與圖3和圖5的實施例相比，該實施例避免二氧化碳結(jié)冰的能力更強(qiáng)。圖8是示出二氧化碳濃度與溫度關(guān)系的另一個曲線圖，與前述的一樣，線71還是表示在圖1、2、3、5和7的甲烷餾除器18的分餾區(qū)內(nèi)的烴類混合物中的固體和液體二氧化碳的平衡狀況。圖8中的曲線76表示在如圖7所示的本發(fā)明方法的甲烷餾除器18的分餾區(qū)的液體狀況，并且示出了對圖7方法而言在期望的工作狀況與結(jié)冰狀況之間的一個為1.84的安全系數(shù)。因此，本發(fā)明的該實施例可容許二氧化碳濃度增長84％而沒有結(jié)冰的危險。實際上，這種在結(jié)冰安全系數(shù)上的改善是比較有利的，它使甲烷餾除器可以在低壓下(即，借助分餾區(qū)的較冷溫度)工作而提高C2組份回收能力，同時又不會遇到結(jié)冰的問題。圖8中的曲線76的濃度大大低于圖4中曲線74的濃度。這是因為可以借助中上部進(jìn)料(即流體36)內(nèi)的較重?zé)N類組份來吸收二氧化碳，從而可以防止二氧化碳像前述幾個實施例那樣在根據(jù)圖7方法的甲烷餾除器的上部區(qū)段集中得過多。
其它實施例根據(jù)本發(fā)明，使帶有較重?zé)N類的再循環(huán)流體的濃度提高可以用很多方式來實現(xiàn)。在圖3和圖7的實施例中，這種增濃是通過在原料氣體冷卻之前將一部分原料氣體與再循環(huán)氣體混合而實現(xiàn)的。在圖5的實施例中，增濃是通過將再循環(huán)氣體與原料氣體冷卻之后產(chǎn)生的一部分冷凝液混合而實現(xiàn)的。如圖9所示，增濃也可以這樣實現(xiàn)，即，使再循環(huán)氣體與原料氣體冷卻和部分冷凝之后剩下的一部分蒸氣(流體35)混合。此外，圖9所示的增濃工作還可以通過使在原料氣體冷卻之后產(chǎn)生的所有的或一部分冷凝液(流體36)混合而得以加強(qiáng)。如果有的話，冷凝液的其余部分(流體37)可以在流向甲烷餾除器之前的膨脹步驟之前或之后用于原料氣體的冷卻或其它熱交換服務(wù)。在某些實施例中，蒸氣的分流可以在一分離器中進(jìn)行?；蛘?，如果原料氣體相對較稀薄，就可以不用圖9所示方法中的分離器11。
如圖10所示，增濃還可以這樣來實現(xiàn)，即，使再循環(huán)氣體與一部分原料氣體混合，這時的原料氣體在冷卻之前，或者是在冷卻之后但在由原料氣體冷凝而來的液體發(fā)生任何分離之前。由原料氣體冷凝而來的任何液體(流體34)可以膨脹并供給甲烷餾除器，或者可以在流向甲烷餾除器之前的膨脹步驟之前或之后用于原料氣體冷卻或其它熱交換服務(wù)。如果原料氣體相對較為稀薄，就可以不采用圖10所示方法中的分離器11。
可以按照各單獨(dú)流體的相對壓力和數(shù)量，將兩股或多股原料流體、或它的某些部分合并起來，并將合并的流體送至分餾塔中部進(jìn)料位置。例如，如圖9所示，冷凝液的其余部分(流體37)可以通過膨脹閥14閃蒸膨脹，隨后全部或一部分閃蒸膨脹的流體37a與至少一部分作功膨脹流體33a合并而形成一合并流體，該流體從分餾塔18的一個中部進(jìn)料位置送入塔內(nèi)。類似地，如圖10和11所示，全部或一部分閃蒸膨脹的流體(圖10中的流體34a，圖11中的流體36a)可以與至少一部分作功膨脹流體33a合并而形成一合并流體，該合并流體從分餾塔18的一個中部進(jìn)料位置送入塔內(nèi)。
在如圖3、圖5、圖7、圖9、圖10和圖11所示的本發(fā)明的例子中，是在餾出流體39已經(jīng)通過與原料流體的熱交換而被加熱并且已經(jīng)被壓縮至管道壓力之后，才對再循環(huán)流體46加以提取。按照裝置的尺寸、設(shè)備的成本和可得性等因素，如圖12所示的那樣，在加熱之后但是在壓縮之前來抽取再循環(huán)流體46是較有利的。在這樣一個實施例中，可以采用一個單獨(dú)分開的壓縮機(jī)4和排出冷卻器25來升高再循環(huán)流體46b的壓力，使其隨后可以與一部分原料氣體(流體35)合并?；蛘撸鐖D13所示，可以在加熱或壓縮之前從餾出流體39中抽取再循環(huán)流體46。再循環(huán)流體46可以用來為原料氣體提供一部分冷卻作用，隨后再流向一單獨(dú)分開的壓縮機(jī)24和排出冷卻器25，以升高再循環(huán)流體46d的壓力，使其與一部分原料氣體(流體35)合并。
以上描述的例子都設(shè)想了當(dāng)原料氣體和殘余氣體的壓力基本相同時采用本發(fā)明。然而，當(dāng)不是處于這種情況時，按照本發(fā)明，可以使較低的壓力升高。圖14至圖16說明了可應(yīng)用本發(fā)明的其它一些手段，分別示出了使再循環(huán)氣體、原料氣體和冷凝液體增壓的情況。
根據(jù)本發(fā)明，可以不必采用外加制冷對來自其它處理流體的原料氣體進(jìn)行輔助冷卻，特別是原料氣體比實施例1更為稀薄的情況。對每一種特定的場合以及用于特定的熱交換器服務(wù)的過程流體的選擇而言，必須估算用于過程熱交換的甲烷餾除器液體的使用和分配以及用于原料氣體冷卻的各熱交換器的特定布置的情況。
圖3中的高壓液體(流體34)和圖5中的高壓液體的第一部分(流體37)可以在流向甲烷餾除器之前的膨脹步驟之后或之前用于原料氣體的冷卻或其它熱交換服務(wù)。如圖17所示，作功膨脹流體33a還可以在流向塔柱之前用于原料氣體冷卻或其它熱交換服務(wù)。
當(dāng)希望只回收C3組份和較重?zé)N類組份(排斥殘余氣體的C2組份和較輕烴類組份)時，本發(fā)明的方法還適合用于處理氣體流。由于丙烷回收(排斥乙烷)作業(yè)的工作溫度較高，原料氣體的冷卻方案一般不同于如圖3、5、7和9至16所示的乙烷回收的情況。圖17示出了當(dāng)希望只回收C3組份和較重?zé)N類組份時的一種本發(fā)明的典型應(yīng)用。當(dāng)作為一乙烷餾出塔(排斥乙烷)工作時，塔柱再熱器的溫度大大高于當(dāng)其作為一甲烷餾除器(回收乙烷)時的溫度。通常，這樣就不可能像乙烷回收作業(yè)那樣利用工廠原料氣體來對塔柱進(jìn)行再加熱。因此，通常要采用一個外加熱源來進(jìn)行再加熱。例如，一部分壓縮后的殘余氣體(流體39d)有時可以用來提供必須的再加熱熱量。在某些情況下，可以將從塔柱的上部較冷區(qū)段向下流的液體的一部分抽取，將其用于冷卻熱交換器10中的原料氣體，隨后再返回塔柱下方較熱區(qū)段，從而使塔柱的熱回收效率最高，并使外加熱量的需求最小。
應(yīng)該認(rèn)識到，每一股塔柱原料流體的相對供給量取決于若干個因素，包括氣體壓力、原料氣體組份、可以經(jīng)濟(jì)地從原料中抽取的熱量大小、以及可獲得的功率大小。向塔頂供給更多的原料可以提高回收率，同時會降低來自于膨脹機(jī)的回收能量，從而加大再回收的功率需求。提高塔柱下方的原料供給可降低功率需求，但是也會降低產(chǎn)品回收率。對上述工作條件而言，如圖3、5和7所示的塔柱中部進(jìn)料位置是較佳的進(jìn)料位置。然而，塔柱中部進(jìn)料的相對位置可以根據(jù)輸入組份或其它因素(諸如所需回收水平和在原料氣體冷卻過程中形成的液體數(shù)量)而變化。圖3、5和7是所述組份和壓力條件下的較佳實施例。雖然描述了各種膨脹是在特定膨脹裝置中進(jìn)行的，但也可以利用其它適當(dāng)?shù)呐蛎浹b置。例如，可以使基本冷凝的流體(圖3和7中的38b和圖5中的38a)進(jìn)行作功膨脹的情況。
以上描述了被認(rèn)為是本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離由權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神下，為使本發(fā)明適應(yīng)各種條件、原料類型或其它要求，可以對本發(fā)明進(jìn)行其它和進(jìn)一步的修改。
權(quán)利要求
1.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，在冷卻之前，所述氣體被分成氣態(tài)的第一和第二流體；以及(1)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(2)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(3)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述氣態(tài)的第一流體合并而形成一合并流體；(4)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(5)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(6)使所述氣態(tài)的第二流體在足以令其部分冷凝的壓力下冷卻；(7)使所述部分冷凝的第二流體分離，以提供一蒸氣流和一冷凝流；(8)使所述蒸氣流膨脹至所述較低壓力，并在一第一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(9)使所述冷凝流的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并在一第二中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；以及(10)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
2.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，使所述氣體流冷卻至足以使其部分冷凝；以及(1)使所述部分冷凝的氣體流分離而提供一蒸氣流和一冷凝流；(2)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(3)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(4)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述冷凝流的至少一部分合并而形成一合并流體；(5)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(6)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(7)使所述蒸氣流膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(8)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
3.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，在冷卻之后，所述冷卻流體被分成第一和第二流體；以及(1)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(2)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(3)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述第一流體合并而形成一合并流體；(4)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(5)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；(6)使所述第二流體膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(7)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
4.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，所述氣體流被冷卻至足以使其部分冷凝；以及(1)使所述部分冷凝的氣體流分離，以提供一蒸氣流和一冷凝流；(2)所述蒸氣流隨后被分成氣態(tài)的第一和第二流體；(3)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(4)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(5)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述氣態(tài)的第一流體合并而形成一合并流體；(6)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(7)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(8)使所述氣態(tài)的第二流體膨脹至所述較低壓力，并在一第一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(9)使所述冷凝流的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并在一第二中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；以及(10)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
5.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，所述氣體流被冷卻至足以使其部分冷凝；以及(1)使所述部分冷凝的氣體流分離，以提供一蒸氣流和一冷凝流；(2)隨后將所述蒸氣流分成氣態(tài)的第一和第二流體；(3)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(4)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(5)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述氣態(tài)的第一流體和至少一部分所述冷凝流合并而形成一合并流體；(6)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(7)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(8)使所述氣態(tài)的第二流體膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(9)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
6.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，在冷卻之前，將所述氣體分成氣態(tài)的第一和第二流體；以及(1)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(2)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(3)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述氣態(tài)的第一流體合并而形成一合并流體；(4)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(5)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(6)使所述氣態(tài)的第二流體在壓力下冷卻，并隨后膨脹至所述較低壓力，且在一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；以及(7)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
7.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體流分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的方法，在該方法中，(a)使所述氣體流在壓力下冷卻而提供一冷卻流體；(b)使所述冷卻流體膨脹至一較低壓力，從而使其進(jìn)一步地冷卻；(c)所述進(jìn)一步冷卻的流體在所述較低壓力下分餾，藉以回收所述相對低揮發(fā)性餾份的組份；其改進(jìn)在于，在冷卻之后，所述氣體被分成第一和第二流體；以及(1)從一分餾塔的上部區(qū)段抽出一餾出流體，并使其升溫；(2)將所述升溫的餾出流體壓縮至較高壓力，隨后將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(3)將所述壓縮的再循環(huán)流體與所述第一流體合并而形成一合并流體；(4)使所述合并流體冷卻，以使其基本上全部冷凝；(5)使所述基本上冷凝的合并流體膨脹至所述較低壓力，并在一頂部進(jìn)料位置上供給至所述分餾塔；(6)使第二流體冷卻至足以使其部分冷凝；(7)使所述部分冷凝的流體分離，從而提供一蒸氣流和一冷凝流；(8)使所述蒸氣流膨脹至所述較低壓力，并在一第一中部進(jìn)料位置上供給至位于所述分餾塔下部區(qū)段的所述蒸餾柱；(9)使所述冷凝流的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并在一第二中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；以及(10)所述合并流體的數(shù)量和壓力以及供給所述塔柱的所述原料流體的數(shù)量和溫度能有效地將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成為所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成為所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
10.如權(quán)利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述冷凝流體的至少一部分膨脹至所述較低壓力，隨后在一第二中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
13.如權(quán)利要求1、4或7所述的方法，其特征在于，(a)在所述膨脹之前，使所述冷凝流體冷卻，隨后將其分成第一和第二液體部分；(b)使所述第一液體部分膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；以及(c)使所述第二液體部分膨脹至所述較低壓力，并在一較高的中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在供給至所述蒸餾柱之前，所述膨脹的第一液體部分被加熱。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，使所述第一液體部分膨脹，并以能與所述冷凝流體進(jìn)行熱交換的方式來引導(dǎo)，繼而在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
22.如權(quán)利要求1、2或7所述的方法，在膨脹至所述低壓之前，所述蒸氣流的至少一部分被加熱。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
25.如權(quán)利要求3、4、5或6所述的方法，其特征在于，在膨脹至所述較低壓力之后，所述第二流體的至少一部分被加熱。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
28.如權(quán)利要求1、4或7所述的方法，其特征在于，在供給至所述蒸餾柱之前，所述膨脹的冷凝流體的至少一部分被加熱。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
31.如權(quán)利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述冷凝流體的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并被加熱，然后在一第二中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
34.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述膨脹的蒸氣流的至少一部分和所述膨脹的冷凝流的至少一部分合并而形成一第二合并流體，所述第二合并流體在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
37.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷凝流的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并與所述膨脹的蒸氣流的至少一部分合并而形成一第二合并流體，所述第二合并流體在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
40.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述膨脹的第二流體的至少一部分與所述膨脹的冷凝流體的至少一部分合并而形成一第二合并流體，所述第二合并流體在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
43.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述冷凝流的至少一部分膨脹至所述較低壓力，并與所述膨脹的第二流體的至少一部分合并而形成一第二合并流體，所述第二合并流體在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
46.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，(a)在所述膨脹之前，使所述冷凝流體冷卻，隨后將其分成第一和第二液體部分；(b)使所述第一液體部分膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；(c)使所述第二液體部分膨脹至所述較低壓力，并使其與所述膨脹的蒸氣流的至少一部分合并而形成一第二合并流體；以及(d)將所述第二合并流體在一較高的中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，在供給至所述蒸餾柱之前，所述膨脹的第一液體部分被加熱。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
52.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，使所述第一液體部分膨脹，并以能與所述冷凝流體進(jìn)行熱交換的方式來引導(dǎo)，且在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
54.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
55.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，(a)在膨脹之前，使所述冷凝流體冷卻，隨后將其分成第一和第二液體部分；(b)使所述第一液體部分膨脹至所述較低壓力，并在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱；(c)使所述第二液體部分膨脹至所述較低壓力，并使其與所述膨脹的第二流的至少一部分合并而形成一第二合并流體；以及(d)將所述第二合并流體在一較高的中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
57.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
58.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，在供給至所述蒸餾柱之前，所述膨脹的第一液體部分被加熱。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
60.如權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
61.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，使所述第一液體部分膨脹，并以能與所述冷凝流體進(jìn)行熱交換的方式來引導(dǎo)，隨后在一中部進(jìn)料位置上供給至所述蒸餾柱。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，(a)在壓縮之前，所述升溫的餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
63.如權(quán)利要求61所述的方法，其特征在于，(a)在加熱之前，所述餾出流體被分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一再循環(huán)流體；以及(b)所述再循環(huán)流體隨后被壓縮而形成所述壓縮的再循環(huán)流體。
64.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的設(shè)備，在該設(shè)備中包括(a)一第一冷卻裝置，用于使所述壓力下的氣體冷卻而提供一壓力下的冷卻流體；(b)一第一膨脹裝置，它可接納所述壓力下的冷卻流體的至少一部分，并使其膨脹至一較低壓力，從而使該流體進(jìn)一步地冷卻；(c)一分餾塔，它連接于所述第一膨脹裝置，以接納所述進(jìn)一步冷卻的流體；其改進(jìn)在于，所述設(shè)備還包括(1)第一分流裝置，它位于所述第一冷卻裝置之前，用于將所述原料氣體分成第一氣態(tài)流體和第二氣態(tài)流體；(2)加熱裝置，它連接于所述分餾塔，以接納從分餾塔上升而來的餾出流體，并對其進(jìn)行加熱；(3)壓縮裝置，它連接于所述加熱裝置，以接納所述加熱的餾出流體，并對其進(jìn)行壓縮；(4)第二分流裝置，它連接于所述壓縮裝置，以接納所述加熱并壓縮的餾出流體，并將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(5)合并裝置，用于使所述壓縮的再循環(huán)流體和所述第一氣態(tài)流體合并成一合并流體；(6)第二冷卻裝置，它連接于所述合并裝置，以接納所述合并流體，并將其冷卻至足以令其基本上冷凝的程度；(7)第二膨脹裝置，它連接于所述第二冷卻裝置，以接納所述基本上冷凝的合并流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第二膨脹裝置還連接于所述分餾塔，以在一頂部進(jìn)料位置上向所述分餾塔供給所述膨脹并冷凝的合并流體；(8)所述第一冷卻裝置連接于所述第一分流裝置，以接納所述第二氣態(tài)流體，并使其在足以令其部分冷凝的壓力下冷卻；(9)分離裝置，它連接于所述第一冷卻裝置，以接納所述部分冷凝的第二流體，并使其分離為一蒸氣流和一冷凝流體；(10)所述第一膨脹裝置連接于所述分離裝置，以接納所述蒸氣流，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第一膨脹裝置還連接于在分餾塔的下部區(qū)段的蒸餾柱，以在一第一中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述膨脹的蒸氣流；(11)第三膨脹裝置，它連接于所述分離裝置，以接納所述冷凝流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第三膨脹裝置還連接于所述蒸餾柱，以在一第二中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述膨脹的冷凝流體；以及(12)控制裝置，它適于調(diào)節(jié)所述合并流體的壓力以及所述合并流體、所述第二流體和所述冷凝流體的數(shù)量及溫度，從而將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
65.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的設(shè)備，在該設(shè)備中包括(a)一第一冷卻裝置，用于使所述壓力下的氣體冷卻而提供一壓力下的冷卻流體；(b)一第一膨脹裝置，它可接納所述壓力下的冷卻流體的至少一部分，并使其膨脹至一較低壓力，從而使該流體進(jìn)一步地冷卻；(c)一分餾塔，它連接于所述第一膨脹裝置，以接納所述進(jìn)一步冷卻的流體；其改進(jìn)在于，所述設(shè)備還包括(1)第一冷卻裝置，它適于在足以使其部分冷凝的壓力下使所述原料氣體冷卻；(2)分離裝置，它連接于所述第一冷卻裝置，以接納所述部分冷凝的原料流體，并使其分離為一蒸氣流和一冷凝流體；(3)加熱裝置，它連接于所述分餾塔，以接納從分餾塔上升而來的餾出流體，并對其進(jìn)行加熱；(4)壓縮裝置，它連接于所述加熱裝置，以接納所述加熱的餾出流體，并對其進(jìn)行壓縮；(5)分流裝置，它連接于所述壓縮裝置，以接納所述加熱并壓縮的餾出流體，并將其分成所述揮發(fā)性殘余餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(6)合并裝置，用于使所述壓縮的再循環(huán)流體和所述冷凝流體的至少一部分合并成一合并流體；(7)第二冷卻裝置，它連接于所述合并裝置，以接納所述合并流體，并將其冷卻至足以令其基本上冷凝的程度；(8)第二膨脹裝置，它連接于所述第二冷卻裝置，以接納所述基本上冷凝的合并流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第二膨脹裝置還連接于所述分餾塔，以在一頂部進(jìn)料位置上向所述分餾塔供給所述膨脹并冷凝的合并流體；(9)所述第一膨脹裝置連接于所述分離裝置，以接納所述蒸氣流，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第一膨脹裝置還連接于在所述分餾塔的下部區(qū)段的一蒸餾柱，以在一中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述膨脹的蒸氣流；(10)控制裝置，它適于調(diào)節(jié)所述合并流體的壓力以及所述合并流體和所述蒸氣流的數(shù)量及溫度，從而將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
66.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的設(shè)備，在該設(shè)備中包括(a)一第一冷卻裝置，用于使所述壓力下的氣體冷卻而提供一壓力下的冷卻流體；(b)一第一膨脹裝置，它可接納所述壓力下的冷卻流體的至少一部分，并使其膨脹至一較低壓力，從而使該流體進(jìn)一步地冷卻；(c)一分餾塔，它連接于所述第一膨脹裝置，以接納所述進(jìn)一步冷卻的流體；其改進(jìn)在于，所述設(shè)備還包括(1)第一分流裝置，它位于所述第一冷卻裝置之前，用于將所述氣體分成第一氣態(tài)流體和第二氣態(tài)流體；(2)加熱裝置，它連接于所述分餾塔，以接納從分餾塔上升而來的餾出流體，并對其進(jìn)行加熱；(3)壓縮裝置，它連接于所述加熱裝置，以接納所述加熱的餾出流體，并對其進(jìn)行壓縮；(4)第二分流裝置，它連接于所述壓縮裝置，以接納所述加熱并壓縮的餾出流體，并將其分成所述揮發(fā)性殘余氣體餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(5)合并裝置，用于使所述壓縮的再循環(huán)流體和所述第一氣態(tài)流體合并成一合并流體；(6)第二冷卻裝置，它連接于所述合并裝置，以接納所述合并流體，并將其冷卻至足以令其基本上冷凝的程度；(7)第二膨脹裝置，它連接于所述第二冷卻裝置，以接納所述基本上冷凝的合并流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第二膨脹裝置還連接于所述分餾塔，以在一頂部進(jìn)料位置上向所述分餾塔供給所述膨脹并冷凝的合并流體；(8)所述第一冷卻裝置連接于所述第一分流裝置，以接納所述第二氣態(tài)流體，并使其在壓力下冷卻；(9)所述第一膨脹裝置連接于所述第一冷卻裝置，以接納所述冷卻的第二流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第一膨脹裝置還在所述分餾塔的一下部區(qū)段連接于一蒸餾柱，以在一中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述膨脹的第二流體；以及(10)控制裝置，它適于調(diào)節(jié)所述合并流體的壓力以及所述合并流體和所述第二流體的數(shù)量及溫度，從而將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
67.一種用于將含甲烷、C2組分、C3組分和較重的烴類組分的氣體分離成揮發(fā)性殘余氣體餾份以及含有所述C2組分、C3組份和較重?zé)N類組分或含有所述C3組份和較重?zé)N類組份的相對低揮發(fā)性餾份的設(shè)備，在該設(shè)備中包括(a)一第一冷卻裝置，用于使所述壓力下的氣體冷卻而提供一壓力下的冷卻流體；(b)一第一膨脹裝置，它可接納所述壓力下的冷卻流體的至少一部分，并使其膨脹至一較低壓力，從而使該流體進(jìn)一步地冷卻；(c)一分餾塔，它連接于所述第一膨脹裝置，以接納所述進(jìn)一步冷卻的流體；其改進(jìn)在于，所述設(shè)備還包括(1)第一分流裝置，它位于所述第一冷卻裝置之前，用于將所述氣體分成的第一氣態(tài)流體和第二氣態(tài)流體；(2)加熱裝置，它連接于所述分餾塔，以接納從分餾塔上升而來的餾出流體，并對其進(jìn)行加熱；(3)壓縮裝置，它連接于所述加熱裝置，以接納所述加熱的餾出流體，并對其進(jìn)行壓縮；(4)第二分流裝置，它連接于所述壓縮裝置，以接納所述加熱并壓縮的餾出流體，并將其分成所述所述揮發(fā)性殘余餾份和一壓縮的再循環(huán)流體；(5)合并裝置，用于使所述再循環(huán)流體和所述第一氣態(tài)流體合并成一合并流體；(6)第二冷卻裝置，它連接于所述合并裝置，以接納所述合并流體，并將其冷卻至足以令其基本上冷凝的程度；(7)第二膨脹裝置，它連接于所述第二冷卻裝置，以接納所述基本上冷凝的合并流體，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第二膨脹裝置還連接于所述分餾塔，以在一頂部進(jìn)料位置上向所述分餾塔供給所述膨脹并冷凝的合并流體；(8)所述第一冷卻裝置連接于所述第一分流裝置，以接納所述第二氣態(tài)流體，并使其在足以令其部分冷凝的壓力下冷卻；(9)分離裝置，它連接于所述第一冷卻裝置，以接納所述部分冷凝的第二流體，并使其分離為一蒸氣流和一冷凝流體；(10)所述第一膨脹裝置連接于所述分離裝置，以接納所述蒸氣流，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第一膨脹裝置還在所述分餾塔的下部區(qū)段連接于一蒸餾柱，以在一第一中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述膨脹的蒸氣流；(11)熱交換裝置，它連接于所述分離裝置，以接納所述冷凝流體，并使其冷卻。(12)第三分流裝置，它連接于所述熱交換裝置，以接納所述冷卻的冷凝流體，并將其分成一第一液體流和一第二液體流；(13)第三膨脹裝置，它連接于所述分第三離裝置，以接納所述第一液體流，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第三膨脹裝置還連接于所述熱交換裝置，以加熱所述膨脹的第一液體流，并向所述冷凝流體提供冷卻作用；所述熱交換裝置還連接于所述蒸餾柱，以在一第二中部進(jìn)料位置上向所述蒸餾柱供給所述加熱并膨脹的第一液體流；(14)第四膨脹裝置，它連接于所述第三分流裝置，以接納所述第二液體流，并使其膨脹至所述較低壓力；所述第四膨脹裝置還在一上面的中部進(jìn)料位置上連接于所述蒸餾柱；以及(15)控制裝置，它適于調(diào)節(jié)所述合并流體的壓力以及所述合并流體、所述第二流體、所述第一液體流和所述第二液體流的數(shù)量及溫度，從而將塔頂溫度維持在某一溫度，以便回收所述相對低揮發(fā)性餾份內(nèi)的各組份的主要部分。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于從烴類氣體流中回收乙烷、乙烯、丙烷、丙烯及較重?zé)N類組分的方法。該氣流被分成第一流體(35)和第二流體(32),使第二流體(32)膨脹至分餾塔壓力并在一中部進(jìn)料位置(33a、34a)供給至蒸餾柱(18)。當(dāng)再循環(huán)流體(39)已經(jīng)被加熱和壓縮之后,將其從塔頂抽出,并與第一流體(35)合并。使合并流體(38)冷卻至能使其基本上全部冷凝的程度,隨后使其膨脹至分餾塔(18)的壓力,并在塔頂進(jìn)料位置(38c)供給至分餾塔。被壓縮的再循環(huán)流體的壓力以及供給蒸餾柱的原料的數(shù)量和溫度可以有效地將塔頂溫度維持在某一個溫度上,藉以回收所需組分的大部分。
文檔編號F25J3/02GK1254411SQ98804734
公開日2000年5月24日 申請日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月7日
發(fā)明者J·D·威爾金森, H·M·赫德森, K·T·奎利亞爾 申請人:埃爾科公司