專利名稱：：精制天然氣、富C₃⁺烴餾分及富乙烷流束的生產(chǎn)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：01本發(fā)明涉及利用含有甲烷、乙烷和C3+烴的原始天然氣同時(shí)生產(chǎn)精制天然氣、富c/烴餾分、并在至少某些生產(chǎn)條件下生產(chǎn)富乙烷流束的方法。02所述方法包括以下工序-使所述液相流束膨脹，并使之在一CV烴回收塔中輸入到一第一中間級(jí)；06使所述氣相流束分離成一供給流束和一回流流束，其中所述供給流束供應(yīng)給所述回收塔；這種方法不完全令人滿意。實(shí)際上，市場(chǎng)上對(duì)乙烷的需求波動(dòng)4艮大，而C3+烴餾分的需求比較穩(wěn)定，且增值很大。因此，有時(shí)必須在該方法中通過減小回收塔中該成分的提取率來減少乙烷的生產(chǎn)。在這種情況下，C3+經(jīng)的提取率也減小，這降低了設(shè)備的效益。17為了解決這個(gè)問題，前述文章(參見圖15和16)提出當(dāng)少量提取或不提取乙烷時(shí)，在現(xiàn)有設(shè)備中安裝一優(yōu)化用于生產(chǎn)C/烴的輔助裝置。因此，設(shè)備的操作人員根據(jù)所需的乙烷量，有選擇地將原始天然氣輸送到優(yōu)化用于高乙烷提取率的裝置中，或者輸送到優(yōu)化用于低或零乙烷提取率的裝置中。因此，該方法實(shí)施復(fù)雜且成本高，尤其是因?yàn)槭褂迷摲椒ǖ脑O(shè)備的維護(hù)成本高。
發(fā)明內(nèi)容用語"至少部分地脫二氧化碳"是指，當(dāng)精制天然氣15應(yīng)當(dāng)液化時(shí)，原始天然氣13中的二氧化碳含量有利地小于或等于50ppm。當(dāng)精制天然氣15被直接輸送到天然氣管道網(wǎng)時(shí)，該含量有利地低于3%。該設(shè)備11包括一C2+烴回收裝置21和這些C2+烴的一分餾裝置23。57在下文中，用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示一液流和輸送所述液流的導(dǎo)管，所述壓力是絕對(duì)壓力，且所述百分?jǐn)?shù)是摩爾百分?jǐn)?shù)。C2+烴回收裝置21在原始天然氣源13的下游相繼包括一第一熱交換器25、一第一高壓分離容器(ballons印arateur)27、一連接于一第一壓縮機(jī)31的渦輪29、一第一頂部熱交換器33、以及一回收塔35，所述回收塔35配有一上部側(cè)再沸器37、一下部側(cè)再沸器39和一底部再沸器41。二級(jí)回流流束191被輸入到第二頂部交換器73,在此它通過與流束135進(jìn)行熱交換而被冷卻，然后在一閥193中膨脹，且回流地輸入到回收塔35的頂部級(jí)N4中。91流束191含有1.64%的曱烷、97.75%的乙烷、0.59%的丙烷和216ppm的二氧化碳。[92一方面通過調(diào)節(jié)流經(jīng)膨脹閥193的所述二級(jí)回流流束191的流量，而另一方面通過借助于變速型壓縮機(jī)43和31調(diào)節(jié)回收塔35中的壓力，來控制所述設(shè)備ll中所產(chǎn)生的乙烷的提取率，并由此控制乙烷的流量。93如下表2所示的，富乙烷流束的流量是可調(diào)節(jié)的，而不會(huì)影響C/烴的提取率。94因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可通過成本較低的筒單裝置，從原始天然氣13獲得流量可變的且易于調(diào)節(jié)的富乙烷流束19，同時(shí)保持丙烷的提取率大于99%。對(duì)實(shí)施本方法的設(shè)備無需進(jìn)行較大的改進(jìn)即可獲得這種結(jié)果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[96所述二級(jí)回流流束191的成分一一其比從分餾塔61提取的乙烷流束19更富含甲烷一一尤其使得可獲得這種結(jié)果。[97此外，當(dāng)富乙烷流束19的流量減小時(shí)，總壓縮功率也大為降低。[98此外，回收塔35的側(cè)再沸器37、39的熱交換器107、109中負(fù)大卡的回收以自動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)適，而無需控制流經(jīng)這些交換器的流體流量，而無論所產(chǎn)生的富乙烷流束19的流量如何都是這樣。[991另外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備11不要求強(qiáng)制使用多流式交換器。因此，可僅使用殼管式交換器，這些殼管式交換器可提高設(shè)備的安全可靠性，并減小阻塞的危險(xiǎn)。[100精制天然氣15的Cs+烴含量基本上為零，例如低于lppm。因此，如果精制天然氣l5中的二氧化碳含量低于50卯m，那么，該精制天然氣15可被液化，而無需再進(jìn)行輔助的處理或分餾。[101在圖中用虛線所示的一第一實(shí)施變型中，分餾塔的頂部流束183沒有在冷卻器67中完全冷凝。因此，來自高壓分離容器69的氣流201在其進(jìn)入第二頂部交換器73之前，與所述二級(jí)回流流束191混合。[102在另一實(shí)施變型(未示出)中，當(dāng)原始天然氣的壓力非常高、例如高于100巴時(shí)，回收塔35中的壓力高于分餾塔61中的壓力。在這種情況下，回收塔35的底部流束171流經(jīng)一膨脹閥被輸送到分餾塔61中。此外，二級(jí)回流流束191此時(shí)一直被泵送到回收塔35的頂部。權(quán)利要求1.利用含有甲烷、乙烷和C3+烴的原始天然氣(13)同時(shí)生產(chǎn)精制天然氣(15)、富C3+烴餾分(17)、并在至少某些生產(chǎn)條件下生產(chǎn)富乙烷流束(19)的方法，所述方法包括以下工序-冷卻并部分地冷凝所述原始天然氣(13)；-使冷卻天然氣(113)分離成一液相流束(117)和一氣相流束(115)；-使所述液相流束(117)膨脹，并使之在一C2+烴回收塔(35)中輸入到一第一中間級(jí)(N1)；-使所述氣相流束(115)分離成一供給流束(121)和一回流流束(123)，其中所述供給流束供應(yīng)給所述回收塔；-使所述供給流束(121)在一渦輪(29)中膨脹，然后使之在所述回收塔(35)中輸入到一第二中間級(jí)(N2)；-冷卻并至少部分地冷凝所述回流流束(123)，且在膨脹后使之在所述回收塔(35)中輸入到一第三中間級(jí)(N3)；-回收所述回收塔(35)的頂部流束(131)，以便形成所述精制天然氣(15)，且回收所述塔(35)的基部流束(171)，以便形成一富含C2+烴的液相流束；-使所述基部流束(171)輸入到一配有一頂部冷凝器(63)的分餾塔(61)的一供給級(jí)(P1)，所述分餾塔(61)在頂部產(chǎn)生所述富乙烷流束(19)，而在基部產(chǎn)生所述C3+烴餾分(17)；以及-使所述頂部冷凝器(63)中產(chǎn)生的一初級(jí)回流流束(189)回流地輸入到所述分餾塔(61)中；其特征在于，從所述分餾塔(61)的一中間級(jí)(P2)提取所述富乙烷流束(19)，其中所述中間級(jí)(P2)位于該分餾塔(61)的所述供給級(jí)(P1)上方；并且，對(duì)于小于一預(yù)定閾值的乙烷提取率，從所述頂部冷凝器(63)產(chǎn)生至少一個(gè)二級(jí)回流流束(191)，且將所述二級(jí)回流流束(191)以回流方式輸入到所述回收塔(35)的頂部。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)所述二級(jí)回流流束(191)的流量、并調(diào)節(jié)所述回收塔(35)的壓力，來控制所述富乙烷流束(19)的流量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分餾塔(61)在所述中間級(jí)(P2)上方具有1至7個(gè)理論塔盤。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過與所述回收塔(35)的頂部流束(131)的至少一第一部分(135)進(jìn)行熱交換，來冷卻所述二級(jí)回流流束(191)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過與所述回收塔(35)的頂部流束(131)的至少一第二部分(133)進(jìn)行熱交換，來冷卻所述回收塔(35)的回流流束(123)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用一氣相流束(201)和一來自所述頂部冷凝器(63)的液相流束(191)的混合物，產(chǎn)生二級(jí)回流流束。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于安裝在所述回收塔(35)上的一底部再沸器(41),來控制所述富乙烷流束(19)中的甲烷和丙烷的最大含量。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述精制天然氣(15)中的Cs+烴含量低于lppm。9.生產(chǎn)設(shè)備(ll)，其利用含有曱烷、乙烷和C3+烴的原始天然氣(13),同時(shí)生產(chǎn)精制天然氣(15)、和富C/烴餾分(17)、以及在至少某些生產(chǎn)條件下生產(chǎn)富乙烷流束(19),所述設(shè)備(11)包括-冷卻并部分地冷凝所述原始天然氣(13)的裝置(25);-冷卻天然氣的分離裝置(27)，其分離所述冷卻天然氣(113),以形成一液相流束(117)和一氣相流束(115);誦一<:2+烴回收塔(35);-液相流束膨脹和輸入裝置(119),其使所述液相流束(117)發(fā)生膨脹并使之輸入到所述回收塔(35)中，其通到所述回收塔(35)的一第一中間級(jí)(Nl);以及-氣相流束分離裝置，其分離所述氣相流束(115)，用以形成一供給流束(125)和一回流流束(123)，其中所述供給流束供應(yīng)給所述回收塔(35);-一渦輪(29)，其使所述供給流束(121)發(fā)生膨脹；以及輸入裝置，其使來自該渦輪(29)的流束(125)輸入到所述回收塔(35)的一第二中間級(jí)(N2);-冷卻并至少部分地冷凝所述回流流束(123)的裝置(33)，其通到冷卻回流流束膨脹裝置(127);-冷卻回流流束輸入裝置，其使來自所述冷卻回流流束膨脹裝置(127)的冷卻回流流束(128)輸入到所述回收塔(35)的一第三級(jí)(N3);-塔頂部流束回收裝置(131),其回收所述回收塔的頂部流束，以形成所述精制天然氣(15);-塔基部流束回收裝置(171)，其回收所述回收塔的基部流束，以形成一富含<:2+烴的液相流束；國(guó)一分餾塔(61),其配有一頂部冷凝器(63);-基部流束輸入裝置(47)，其將所述基部流束(171)輸入到所述分餾塔(61)的一供給級(jí)(Pl);-富乙烷流束(19)的回收裝置，其位于所述分餾塔(61)的頂部；以及C,烴餾分(17)的回收裝置，其位于所述分餾塔(61)的基部；以及-初級(jí)回流流束輸入裝置(71)，其將所述頂部冷凝器(63)中產(chǎn)生的一初級(jí)回流流束(189)作為回流輸入到所述分餾塔(61)中；其特征在于，所述的富乙烷流束(19)的回收裝置連接于所述分憤塔(61)的一中間級(jí)(P2)，該中間級(jí)(P2)位于該分餾塔(61)的所述供給級(jí)(Pl)上方；并且，對(duì)于從原始天然氣提取乙烷的提取率小于一預(yù)定閾值來說，所述i殳備(11)包括二級(jí)回流流束產(chǎn)生裝置，所述二級(jí)回流流束(191)來自所述頂部冷凝器(63);以及二級(jí)回流流束輸入裝置(193)，其使該二級(jí)回流流束(191)回流地輸入到所述回收塔(35)中。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備(11)，其特征在于，它具有富乙烷流束的流量控制裝置，所述富乙烷流束的流量控制裝置包括二級(jí)回流流束(191)的流量調(diào)節(jié)裝置(193)和回收塔(35)中壓力的調(diào)節(jié)裝置(43，31)。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備(11)，其特征在于，所述分餾塔(61)在所述中間級(jí)(P2)上方具有1至7個(gè)理論塔盤。12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(11),其特征在于，它包括二級(jí)回流流束冷卻裝置(73)，該裝置使所述二級(jí)回流流束(191)與所述回收塔(35)的頂部流束(131)的至少一部分(135)發(fā)生熱交換關(guān)系。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備(11)，其特征在于，它包括回收塔回流流束的冷卻裝置(33),該裝置使所述回收塔(35)的回流流束(123)與所述回收塔(35)的頂部流束(131)的至少一部分(133)發(fā)生熱交換關(guān)系。14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(11)，其特征在于，所述的二級(jí)回流流束(191)產(chǎn)生裝置具有混合裝置，所述混合裝置將一氣相流束(201)與一來自所述頂部冷凝器(63)的液相流束(191)進(jìn)行混合。15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(11)，其特征在于，它包括對(duì)所述富乙烷流束(19)中的曱烷和丙烷的最大含量進(jìn)行控制的裝置(167，169)，所述控制裝置(167,169)具有一安裝在所述回收塔(35)上的底部再沸器(41)。全文摘要本發(fā)明的方法包括冷卻原始天然氣(13)、且使之輸入到一C₂⁺烴回收塔(35)中。它包括回收所述塔(35)的頂部流束(131)，以形成精制天然氣(15)；以及回收所述塔(35)的基部流束(171)，以使之輸入到一配有一頂部冷凝器(63)的分餾塔(61)的一供給級(jí)(P1)。塔(61)在基部產(chǎn)生所述C₃⁺烴餾分(17)。本發(fā)明的方法包括從分餾塔(61)的位于所述供給級(jí)(P1)上方的一中間級(jí)(P2)回收富乙烷流束(19)；以及從所述頂部冷凝器(63)產(chǎn)生二級(jí)回流流束(191)，所述二級(jí)回流流束回流地輸入至回收塔(35)的頂部。文檔編號(hào)F25J3/00GK101103239SQ200580047003公開日2008年1月9日申請(qǐng)日期2005年12月19日優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日發(fā)明者H·帕拉多斯基申請(qǐng)人:泰克尼普法國(guó)公司