專利名稱：：用于使烴物流液化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種使烴物流例如天然氣物流液化的方法，由此獲得液化的烴產(chǎn)品例如液化天然氣(LNG)。
背景技術(shù)：
：，…、；一、、,、、，出于多種原因，期望對天然氣物流進行液化。例如，與氣體形式相比，天然氣更易于以液體形式進行儲存和長途運輸，因為其占用更少的體積，且不需要在高壓下進行儲存。通常，待液化的天然氣物流(主要包含甲烷)含有在天然氣液化前將要去除至一定程度的乙烷、較重的烴以及其它可能組分。為此，對天然氣物流進行處理。其中一種處理方法包括去除至少部分乙烷、丙烷和較重的烴例如丁烷和丙烷。US2004/0079107A1公開了一種與制備主要含有比甲烷更重的烴的液體物流組合使天然氣液化的方法。US2004/0079107A1中^>開的方法的一個問題在于其相當(dāng)復(fù)雜，導(dǎo)致相對高的資金支出(CAPEX)。例如，US2004/0079107A1的圖1使用了中間制冷劑循環(huán)71，由此非常依賴于外部制冷。此外，分餾塔19包括在塔19底部附近的一個或多個再沸器20，其將向下流過塔19的一部分液體加熱和汽化以提供向上流過塔19的汽提蒸氣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是將上述問題最小化，同時保持或者甚至改進乙烷和更重的烴、特別是丙烷從烴物流中的回收。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于使烴物流液化同時回收至少部分乙烷、丙烷和高級烴例如丁烷和丙烷、特別是丙烷的替換方法。根據(jù)本發(fā)明通過提供一種使烴物流例如天然氣物流液化的方法實現(xiàn)了上述目的的一個或多個或其它目的，該方法至少包括以下步驟(a)將具有高于60巴壓力的部分冷凝的進料物流送入第一氣/液分離器；(b)在第一氣/液分離器中使進料物流分離成氣體物流和液體物流；(c)使在步驟(b)中獲得的液體物流膨脹和在第一進料點處將其送入蒸餾塔；(d)使在步驟(b)中獲得的氣體物流膨脹，由此獲得至少部分冷凝的物流，和隨后在第二進料點處將其送入蒸餾塔，該第二進料點處于比第一進料點更高的位置；(e)從蒸餾塔的頂部除去氣體塔頂物流，使其部分冷凝和將其送入第二氣/液分離器；(f)分離在步驟(e)中送入第二氣/液分離器的物流，由此獲得液體物流和氣體物流；(g)在第三進料點處將在步驟(f)中獲得的液體物流送入蒸餾塔，該第三進料點處于比第二進料點更高的位置；和(h)將在步驟(f)中獲得的氣體物流液化，由此獲得液化物流；其中在步驟(e)中從蒸餾塔中除去的氣體塔頂物流通過與在步驟(d)中膨脹的物流換熱而部分冷凝，所述膨脹物流之后于第二進料點處送入蒸餾塔；和其中在步驟(f)中獲得的氣體物流在其于步驟(h)中液化之前與步驟(a)的進料物流換熱，由此使進料物流部分冷凝。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用根據(jù)本發(fā)明的令人驚奇的簡單方法，可以顯著降低CAPEX。另外，還由于其筒單性，當(dāng)與已知的配置相比時，根據(jù)本發(fā)明的方法和用于實施該方法的設(shè)備已經(jīng)證實非常穩(wěn)健。另外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在將步驟(f)中獲得的氣體物流于步驟(h)中液化之前，使其與步驟(a)的進料物流進行換熱，由此使進料物流部分冷凝，可以獲得更高的工藝效率。本發(fā)明的一個重要優(yōu)點在于不需要外部制冷劑循環(huán)冷卻進料物流。同樣，在蒸餾塔底部附近使用的再沸器(如果有的話)的負荷可被最小化。根據(jù)本發(fā)明，甚至優(yōu)選在蒸餾塔底部附近不存在用于將向下流過蒸餾塔的一部分液體加熱和汽化而提供向上流過蒸餾塔的汽提蒸氣的再沸器。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明，可以獲得較高的丙烷回收率，由此得到較貧的富含曱烷的天然氣物流(其隨后被液化)。根據(jù)本發(fā)明的方法還證明適合于壓力剛好低于70巴的進料物流，同時保持相對高的丙烷回收率。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于其適合于寬范圍的進料物流組成。在這點上，已經(jīng)注意到有幾篇公開出版物涉及同樣從烴物流中回收乙烷和更重的烴組分，同時不旨在對(優(yōu)選富含甲烷的)烴物流進行液化。這些7^開出版物的例子是US4869740、US4854955、GB2415201、US2002/0095062和DE3639555。然而，本領(lǐng)域^支術(shù)人員容易理解如果乙烷和更重的烴組分將從最終將被液化的(優(yōu)選富含甲烷的)烴物流中除去，則這導(dǎo)致-出于效率的考慮-對置于液化裝置上游的回收裝置的某些修正。換句話說，在公開出版物中給出的建議僅僅涉及到同樣從烴物流中回收乙烷和更重的烴組分，同時不旨在對(優(yōu)選富含甲烷的)烴物流進行液化，這些建議并不是同樣自動地有效用于其中進行(乙烷和更重的烴組分)的回收和(優(yōu)選富含甲烷的)烴物流液化的配置。根椐本發(fā)明，烴物流可以是最終將被液化的任意合適的含烴物流，但通常是從天然氣或石油儲層中獲得的天然氣物流。作為替代，天然氣物流也可以從另外的來源(還包括合成來源例如費-托合成工藝)中獲得。通常，烴物流基本由甲烷組成。優(yōu)選地，進料物流包含至少60mol%甲烷，更優(yōu)選至少80fflol。/n甲烷。取決于來源，烴物流可以含有變化量的比甲烷更重的烴，例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷以及一些芳族爛。烴物流還可以含有非-烴，例如歸、N2、C02、H2S和其它硫化合物等。如果需要，在將進料物流送入第一氣/液分離器之前可以對其進行預(yù)處理。該預(yù)處理可以包括除去不需要的組分例如C02和H2S，或者其它步驟例如預(yù)冷卻、預(yù)加壓等。因為這些步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，因此本文不對它們進行進一步論述。第一和第二氣/液分離器可以是任意適用于獲得氣體物流和液體物流的裝置，例如洗滌器、蒸餾塔等。如果需要，可以存在三個或更多個氣/液分離器。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是膨脹步驟可以使用任意膨脹裝置以多種方式進行(例如使用閃蒸閥或常用膨脹器)。蒸餾塔優(yōu)選為所謂的脫乙烷塔，即其中當(dāng)與送入蒸餾塔的物流相比時，從蒸餾塔除去的塔頂物流富含乙烷。盡管根據(jù)本發(fā)明的方法適用于多種烴進料物流，但其特別適用于將被液化的天然氣物流。因為技術(shù)人員容易理解如何使烴物流液化，因此其在這里不再進一步論述。液化方法的實例在US6389844和US6370910中給出，這些專利的內(nèi)容在此引入作為參考。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解在液化之后，如果需要，可以將液化的天然氣進一步加工。例如，可以借助于Joule-Thomson閥或借助于低溫渦輪膨脹器將得到的LNG減壓。同樣，在第一氣/液分離器中的氣/液分離與液化之間可以進行另外的中間加工步驟。在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種適合于進行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備，該設(shè)備至少包括-具有用于壓力高于60巴的部分冷凝的進料物流的入口、用于氣體物流的第一出口和用于液體物流的第二出口的第一氣/液分離器；-具有至少用于氣體物流的第一出口和用于液體物流的第二出口以及第一、第二和第三進料點的蒸餾塔；-用于使從第一氣/液分離器的第一出口獲得的氣體物流膨脹的第一膨脹器；-用于使從第一氣/液分離器的第二出口獲得的液體物流膨脹的第二膨脹器；-在第一膨脹器與蒸餾塔的第二進料點之間的第一換熱器；-具有用于在蒸餾塔的第一出口獲得的物流的入口、用于氣體物流的第一出口和用于液體物流的第二出口的第二氣/液分離器，所述第二出口與蒸餾塔的第三進料點相連；-用于液化在第二氣/液分離器的第一出口處獲得的氣體物流的液化裝置，該液化裝置包括至少一個低溫換熱器；和-用于將在第二氣/液分離器的第一出口處獲得的氣體物流于液化裝置中液化之前與進料物流換熱的另外的換熱器；其中第一換熱器位于蒸餾塔的第一出口與第二氣/液分離器的入口之間。下文中將通過以下非限定性附圖進一步說明本發(fā)明。這里示出了圖1示意性描述了用于天然氣液化的工藝流程圖，其出于說明的目的凈皮引入；和圖2示意性描述了根據(jù)本發(fā)明的工藝流程圖。為用于本說明書的目的，將指定一個參考標記給一條管線以及該管線中攜帶的物流。相同的參考標記指類似的部件。圖1示意性描述了用于烴物流例如天然氣液化的工藝流程圖(通常用參考標記l表示)，其中將烴物流進行預(yù)先處理，由此在實際液化進行之前將丙烷和更重的烴除去至一定的程度。圖1的工藝流程圖包括第一氣/液分離器2、蒸餾塔3(優(yōu)選脫乙烷塔)、第一膨脹器4、第二膨脹器5、第一換熱器6、第二換熱器7、第二氣/液分離器8、液化裝置9和分餾裝置11。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解如果需要，可以存在其它元件。在使用過程中，在一定的入口壓力和入口溫度下將含有天然氣的部分冷凝的進料物流10送入第一氣/液分離器2的入口12。一般而言，第一氣/液分離器2的入口壓力將為10-100巴，優(yōu)選高于40巴，更優(yōu)選高于60巴，和優(yōu)選低于90巴，更優(yōu)選低于70巴。溫度將通常為0--60°C，優(yōu)選低于-35。C。為了獲得部分冷凝的進料物流10,可以以數(shù)種方式將其預(yù)先冷卻，優(yōu)選的實施方案示于圖2中。如果需要，在將進料物流10送入第一氣/液分離器2之前，可以將其進一步預(yù)處理。例如，在進入分離器2之前，C02、H2S和具有戊烷分子量或更高分子量的烴組分也可以至少部分從進料物流10中除去。在這方面，應(yīng)注意到由于如果在處理之后在液化裝置9中不進行液化則不需要除去C02，因此根據(jù)圖1的設(shè)備1具有高的C02耐受性。在第一氣/液分離器2中，進料物流10分離成氣體塔頂物流20(在第一出口13除去)和液體塔底物流30(在第二出口14除去)。相對于進料物流10，該塔頂物流20富含甲烷(和通常還有乙烷)。塔底物流30通常為液體，和通常含有一些當(dāng)處于甲烷發(fā)生液化的溫度時可凍結(jié)的組分。塔底物流30還可以含有可以單獨地加工形成液化石油氣(LPG)產(chǎn)品的烴。該物流30在第二膨脹器5中膨脹和優(yōu)選在第二換熱器7中加熱，和在第一進料點15處作為物流50送入蒸餾塔3。如果需要，可以省略第二換熱器7。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解圖l中使用的第二換熱器7可以是用于與任意其它工藝管線(包括外部制冷劑物流)換熱的任意換熱器。第二膨脹器5可以是任意膨脹裝置例如常用膨脹器以及閃蒸閥。在第一分離器2的第一出口13除去的氣體塔頂物流20在第一換熱器6中至少部分冷凝和隨后在笫二進料點16處作為物流70送入蒸餾塔3，該第二進料點16處于比第一進料點15更高的位置。從蒸餾塔3的頂部在第一出口18處除去氣體塔頂物流80，該物流在第一換熱器6中部分冷凝同時與物流60換熱，并作為物流90送入第二氣/液分離器8中。分離在入口21處送入第二氣/液分離器8的物流90,由此獲得液體物流100(在第二出口23處)和氣體物流IIO(在第一出口22處)。在第二出口23處除去的液體物流100在第三進料點17處送入蒸餾塔3,該第三進料點17處于比第二進料點16更高的位置。在第二氣/液分離器8的第一出口22處獲得的氣體物流110前進到包括至少一個低溫換熱器(未示出)的液化裝置9，以生產(chǎn)液化天然氣(LNG)物流200。如果需要，在液化裝置9中液化進行之前，可以將物流110進行進一步的加工步驟。圖1的優(yōu)點在于從蒸餾塔3中除去的氣體塔頂物流80在第一換熱器6中通過與在第一膨脹器4中膨脹的物流60換熱而部分凝凝，之后所述膨脹物流(物流70)在第二進料點16處送入蒸餾塔3。優(yōu)選地，在物流20于第一膨脹器4中膨脹之前不被冷卻，即在第一氣/液分離器2的第一出口13與第一膨脹器4之間不存在冷卻器(例如空氣冷卻器、水冷卻器、換熱器等)。通常，液體塔底物流120從蒸餾塔的第二出口19除去，和在分餾裝置11中進行一個或多個分餾步驟以收集多種天然氣液體產(chǎn)品。因為本領(lǐng)域技術(shù)人員知道如何進行分餾步驟，因此在這里不再進一步論述。圖2示意性描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其中示出了將天然氣物流10c預(yù)先冷卻的優(yōu)選方式，由此得到在圖1中所示的部分冷凝的進料物流10。對圖1的實施方案所作的建議也適用于圖2的實施方案。根據(jù)圖2的實施方案，該工藝流程圖進一步包括第三換熱器24和第四換熱器25。此外，第一和第二壓縮機26和27(也在圖1中示出)存在于液化裝置9的上游，用于將待液化的物流110的壓力增加至高于50巴，優(yōu)選高于70巴。當(dāng)然，可以存在另外的換熱器、膨脹器、壓縮機等。進料物流10c依次在第四換熱器25中與物流130、在第二換熱器7中與物流40和在第三換熱器24中與物流110換熱。如果需要，管線10b(在第四換熱器25與第二換熱器7之間)上可以存在另外的換熱器(未示出)，其中使用外部制冷劑(例如丙烷)以冷卻進料物流。當(dāng)然，第二、第三和第四換熱器7、24和25的一個或多個可被其中使用外部制冷劑的換熱器所代替。然而，在換熱器24和25中優(yōu)選分別在物流110與物流10c和10a之間進行直接換熱，即不使用中間制冷劑循環(huán)等。在與物流10a(在第三換熱器"中)和10c(在第四換熱器25中)換熱之后，物流110作為物流MO和150分別在上述第一和第二壓縮機"和"中壓縮。第一壓縮機26與第一膨脹器4功能性耦合。使用(一個或多個)換熱器24和25的優(yōu)點在于在蒸餾塔3底部使用的再沸器(參見USM(M/0079107A1的圖1中的再沸器20)的負荷可被最小化。優(yōu)選地和如圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明，在蒸餾塔3的底部或附近不存在再沸器。表I概述了在圖2的實施例工藝中在多個部分處物流的壓力和溫度。還給出了甲烷的mol%。圖2的管線10c中的進料物流大致包含以下組成88%甲烷、6%乙烷、2%丙烷、P/。丁烷和戊烷以及3%N2。其它組分例如仏S、C02和仏0被預(yù)先除去。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>作為比較，使用與圖2相同的配置，但-與本發(fā)明相反-在第一換熱器6中不進行換熱。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明，如表II中所示，在物流120中獲得顯著更高的丙烷回收率。進一步的計算表明根據(jù)本發(fā)明的丙烷回收率(以％計)高至98%，而沒有換熱器6的配置僅得到82%的丙烷回收率。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，可以作出多種調(diào)整。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系列換熱器。權(quán)利要求1.使烴物流例如天然氣物流液化的方法，該方法至少包括以下步驟(a)將具有高于60巴壓力的部分冷凝的進料物流(10)送入第一氣/液分離器(2)；(b)在第一氣/液分離器(2)中使進料物流(10)分離成氣體物流(20)和液體物流(30)；(c)使在步驟(b)中獲得的液體物流(30)膨脹和在第一進料點(15)處將其(50)送入蒸餾塔(3)；(d)使在步驟(b)中獲得的氣體物流(20)膨脹，由此獲得至少部分冷凝的物流(60)，和隨后在第二進料點(16)處將其(70)送入蒸餾塔(3)，該第二進料點(16)處于比第一進料點(15)更高的位置；(e)從蒸餾塔(3)的頂部除去氣體物流(80)，使其部分冷凝和將其(90)送入第二氣/液分離器(8)；(f)分離在步驟(e)中送入第二氣/液分離器(8)的物流(90)，由此獲得液體物流(100)和氣體物流(110)；(g)在第三進料點(17)處將在步驟(f)中獲得的液體物流(100)送入蒸餾塔(3)，該第三進料點(17)處于比第二進料點(16)更高的位置；和(h)將在步驟(f)中獲得的氣體物流(110)液化，由此獲得液化物流(200)；其中在步驟(e)中從蒸餾塔(3)中除去的氣體物流(80)通過與在步驟(d)中膨脹的物流(60)換熱而部分冷凝，之后所述膨脹物流(70)于第二進料點(16)處送入蒸餾塔(3)；和其中在步驟(f)中獲得的氣體物流(110)在其(160)于步驟(h)中液化之前與步驟(a)的進料物流(10a)換熱，由此使進料物流(10a)部分冷凝。2.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(b)中獲得的氣體物流(20)在其(20)于步驟(d)中膨脹之前不冷卻。3.權(quán)利要求1或2的方法，其中在步驟(b)中獲得的液體物流(30)與進料物流(10b)在其(10、10a)于步驟(a)中送入第一氣/液分離器(2)之前換熱。4.前述一項或多項權(quán)利要求的方法，其中在步驟(f)中獲得的氣體物流在任選地與步驟(a)的進料物流(10a)換熱之后、對其進行液化之前，使其壓力增加到至少70巴、優(yōu)選至少84巴、更優(yōu)選至少86巴、甚至更優(yōu)選至少90巴的壓力。5.前述一項或多項權(quán)利要求的方法，其中液體物流(120)從蒸餾塔(3)的底部除去，所述液體物流(120)進行進一步的分餾。6.前述一項或多項權(quán)利要求的方法，其中氣體物流(110)與步驟(a)的進料物流(10a)直接換熱。7.前述一項或多項權(quán)利要求的方法，其中在步驟(a)中供送的部分冷凝的進料物流(10)具有低于-35'C的溫度。8.用于使烴物流(IO)例如天然氣物流液化的設(shè)備(I)，該設(shè)備(l)至少包括-具有用于壓力高于60巴的部分冷凝的進料物流(10)的入口(12)、用于氣體物流(20)的第一出口(13)和用于液體物流(30)的第二出口(14)的第一氣/液分離器(2);-具有至少用于氣體物流(80)的第一出口(18)和用于液體物流(120)的第二出口(19)以及第一、第二和第三進料點(15、16、17)的蒸餾塔(3);-用于使從第一氣/液分離器(2)的笫一出口(13)獲得的氣體物流(20)膨脹的第一膨脹器(4);-用于使從第一氣/液分離器(2)的第二出口(14)獲得的液體物流(30)膨脹的第二膨脹器(5);-在第一膨脹器(4)與蒸餾塔(3)的第二進料點(16)之間的第一換熱器(6);-具有用于在蒸餾塔(3)的第一出口(18)獲得的物流的入口(21)、用于氣體物流(110)的第一出口(22)和用于液體物流(100)的第二出口(23)的第二氣/液分離器(8)，所述第二出口(23)與蒸餾塔(3)的第三進料點(17)相連；-用于液化在第二氣/液分離器(8)的第一出口(22)處獲得的氣體物流的液化裝置(9),所述液化裝置(9)包括至少一個低溫換熱器；和-用于使在第二氣/液分離器(8)的第一出口(22)處獲得的氣體物流(110)在其(160)在液化裝置(9)中液化之前與進料物流(10)換熱的另外的換熱器(24、25);其中第一換熱器(6)位于蒸餾塔(3)的笫一出口(18)與第二氣/液分離器(8)的入口(21)之間。9.權(quán)利要求8的設(shè)備(1)，其中在第一氣/液分離器(2)的第一出口(13)與第一膨脹器(4)之間不存在冷卻器。10.權(quán)利要求8或9的設(shè)備(l)，其包括在第二膨脹器(5)與蒸餾塔(3)的第一進料點(15)之間的第二換熱器(7)。11.權(quán)利要求10的設(shè)備(l)，其中可以在第二換熱器(7)中用從第一氣/液分離器(2)的第二出口(14)獲得的液體物流(40)冷卻進料物流(10b)。12.權(quán)利要求10或11的設(shè)備(l)，其包括在第二換熱器(7)與氣/液分離器(2)的第一入口(12)之間的第三換熱器(24)，在其中在第二氣/液分離器(8)的第一出口(22)處荻得的氣體物流(110)可以與進料物流(10a)換熱。13.權(quán)利要求12的設(shè)備(l)，其包括在第二換熱器(7)上游的第四換熱器(25),在其中在第二氣/液分離器(8)的第一出口(22)處獲得的氣體物流(130)在第三換熱器(24)中換熱之后，可以進一步與進料物流(10c)換熱。14.前述權(quán)利要求8-13的一項或多項的設(shè)備(1)，其中蒸餾塔(3)的第二出口(19)與分餾裝置(11)相連。全文摘要本發(fā)明涉及一種使烴物流例如天然氣物流液化的方法，該方法至少包括以下步驟將具有高于60巴壓力的部分冷凝的進料物流(10)送入第一分離器(2)，在其中其分離成氣體物流(20)和液體物流(30)；使液體物流(30)和氣體物流(20)膨脹和隨后將它們送入蒸餾塔(3)；從蒸餾塔(3)中除去氣體塔頂物流(80)，使其部分冷凝，將其(90)送入第二分離器(8)，由此獲得液體物流(100)和氣體物流(110)，將液體物流(100)送入蒸餾塔(3)和使氣體物流(110)液化，由此獲得液化物流(200)；其中氣體塔頂物流(80)通過與膨脹的氣體物流(60)換熱而部分冷凝，之后所述膨脹物流(70)送入蒸餾塔(3)，和其中氣體物流(110)從第二分離器中除去但在其(160)液化之前與進料物流(10a)換熱，由此使進料物流(10a)部分冷凝。文檔編號F25J1/02GK101405553SQ200780010289公開日2009年4月8日申請日期2007年3月16日優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日發(fā)明者H·T·李,I·A·安姆巴里申請人:國際殼牌研究有限公司