本發(fā)明涉及用于處理含烴氣態(tài)混合物的方法，特別是涉及氣體組分的低溫分離，并且本發(fā)明可被用于處理伴產(chǎn)氣或天然氣。本發(fā)明特別有助于解決與從天然氣提取酸性氣體(со2和н2s)相關(guān)的任務(wù)。

用于分離含烴氣態(tài)混合物的方法在本領(lǐng)域中是已知的，該方法包括：冷卻混合物，膨脹該混合物或該混合物的一部分，在膨脹期間局部冷凝該混合物，在精餾塔中分離該混合物或該混合物的一部分，用于產(chǎn)生液相和氣相的產(chǎn)物的目的。膨脹混合物的處理(工藝)是通過使混合物穿過噴嘴通道來進(jìn)行的，混合物料流在噴嘴通道中和/或在噴嘴通道入口處被渦旋(打旋)，并且該混合物料流在該噴嘴通道出口處或在該噴嘴通道的一部分處至少被分為兩個料流，其中之一富含比甲烷重的組分，而另一個貧乏所述組分。富含的料流或其一部分被進(jìn)料至精餾塔，并且在該精餾塔中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物被完全地或部分地進(jìn)料到被膨脹之前的混合物中(參見：俄羅斯專利2272973號)。

用于分離氣體混合物的方法在本領(lǐng)域中是已知的，該方法包括：冷卻混合物，使由該混合物產(chǎn)生的產(chǎn)物擴(kuò)展(膨脹)，使這些產(chǎn)物的至少一部分穿過精餾塔，在噴嘴中將所述混合物擴(kuò)展(膨脹)為渦旋的料流并且將所述料流分離成富含比甲烷重的組分的料流和貧乏所述組分的料流，通過由所述混合物產(chǎn)生的產(chǎn)物的冷卻來將所述貧乏料流加熱。被加熱的貧乏氣體料流在壓縮器中被壓縮、在空氣冷卻單元中被冷卻，并且所產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物的一部分被用作最終產(chǎn)物，而另一部分被額外地冷卻、擴(kuò)展，擴(kuò)展(膨脹)產(chǎn)物被進(jìn)料至塔和/或與從所述塔來到噴嘴的氣相產(chǎn)物混合(參見：俄羅斯專利2514859號)。

已知方法在以下方面是不利的：如果其被用于在噴嘴中的分離之后提取二氧化碳?xì)怏w(со2)，富含比甲烷重的組分的料流仍包括通過泵入形成物而被處理的、溶解在co2中的大體積的烴類。

本發(fā)明的主要目的是確保從初始?xì)怏w混合物再次提取目標(biāo)組分(烴類)。

本發(fā)明的技術(shù)效果包括這樣的技術(shù)結(jié)果，所述技術(shù)結(jié)果在于減少目標(biāo)組分的損失和提高方法效率。

由于要求保護(hù)的方法包括以下步驟這樣的事實，實現(xiàn)了所述技術(shù)效果：

a)將混合物脫水，

b)將混合物冷卻，

c)使混合物穿過第一精餾塔，由此產(chǎn)生富含烴類的第一料流和包括溶解在co2中的烴類的第二料流，

d)在第一料流在噴嘴中渦旋并且同時擴(kuò)展時，分離第一料流組分，用于產(chǎn)生貧乏比甲烷重的組分的第三料流和富含所述組分的第四料流，

e)加熱第三料流，

f)使用第三料流的一部分作為輸出氣體，

g)將第三料流的另一部分冷卻，將其與第一料流混合，并且將由此產(chǎn)生的混合物進(jìn)料至步驟(d)，

h)將第二料流和第四料流進(jìn)料到第二精餾塔中，用于產(chǎn)生富含c3+烴類的第五料流、富含co2的第六料流以及富含甲烷的第七料流，

i)將第七料流與初始?xì)怏w混合物混合，并將組分進(jìn)料至步驟(a)。

而且，由于以下事實實現(xiàn)了所述技術(shù)效果：

-在步驟(d)之前，混合物被分離為富含co2的料流和貧乏co2的料流，貧乏co2的料流被進(jìn)料至步驟(d)用于分離，而富含co2的料流被返回到所述第一塔；

-來自所述第一精餾塔的液相的一部分通過使用被提供用于冷卻初始?xì)怏w混合物的熱交換器而被加熱，并且被返回到第一塔；

-來自所述第二精餾塔的液相的一部分通過使用被提供用于冷卻初始?xì)怏w混合物的熱交換器而被加熱，并且被返回至第二塔；

-富含co2的所述第六料流通過使用被提供用于冷卻初始?xì)怏w混合物的熱交換器而被加熱，并被處理；

-在一個熱交換器中進(jìn)行在步驟(e)中的第三料流的加熱和在步驟(g)中的第三料流的一部分的冷卻；

-將初始混合物在步驟(b)中冷卻至低于-40℃的溫度。

要求保護(hù)的本發(fā)明與類似方案之間的主要不同在于：本發(fā)明使用第二精餾塔，其中來自第一塔的液相和來自噴嘴分離器的氣-液料流被進(jìn)料至所述第二精餾塔。第二塔能夠提取溶解在co2中的額外的烴類以及分離c3+(丙烷及更高級烴)的單個級分(餾分)。因此，要求保護(hù)的方法能夠使得氣體混合物的純化程度和目標(biāo)組分的提取程度更高，以及能夠獲得額外的終產(chǎn)物—寬級分(widefraction)，這確保了方法的效率。

本發(fā)明通過附圖來闡明，其中，圖1示出了實施該方法的示意圖。

該示意圖包括以下元件：

1–第一壓縮器

2–脫水單元

3–第一熱交換器

4–冷卻器

5–第二熱交換器

6–閥

7–第一精餾塔

8–混合器

9–分離器

10–閥

11–噴嘴分離器

12–第二精餾塔

13–第三熱交換器

14–第二壓縮器

15–第三壓縮器

16–泵

17–泵

18–加熱器(重沸器)。

經(jīng)處理的氣體混合物的組分料流通過示意圖中的以下參考號來指明：

101–起始?xì)怏w(氣體混合物)

102–脫水后的氣體混合物

103–冷卻的氣體混合物

104–膨脹后的冷卻的氣體混合物

105–精餾塔(7)中產(chǎn)生的富含烴類的第一料流

106–精餾塔(7)中產(chǎn)生的包括溶解在co2中的烴類的第二料流

107–噴嘴分離器中貧乏比甲烷重的組分的第三料流

108–噴嘴分離器中富含比甲烷重的組分的第四料流

109–第二精餾塔(12)之后的c3+烴類的第五料流

110–第二精餾塔(12)之后的富含co2的第六料流

111–第二精餾塔(12)之后的富含甲烷的第七料流

112–富含烴類的返回料流

113–加熱的第三料流

114–輸出氣體

115–分離第三料流之后被進(jìn)料至噴嘴分離器的富含烴類的返回料流

116–冷卻的返回料流

117–第一料流和冷卻的返回料流的混合物

118–被進(jìn)料至噴嘴分離器用于3s分離的料流

119–被進(jìn)料至第一精餾塔的返回料流

120–取自第一塔的料流

121–返回至第一塔的加熱的料流

122–富含co2的輸出料流。

該方法可以如下實施。

初始?xì)怏w混合物(101)(例如，天然氣)被壓縮器(1)壓縮，并在單元(2)中脫水。然后，產(chǎn)生的混合物(102)接連在第一熱交換器(3)、冷卻器(4)和第二熱交換器(5)中被冷卻。具有低于-40℃，優(yōu)選地大約-49℃的溫度的產(chǎn)生的料流(103)穿過閥(6)并被膨脹，從而獲得大約-62℃的溫度。冷卻的料流(104)被進(jìn)料至第一精餾塔(7)，其中產(chǎn)生了富含烴類的第一料流(105)和包括溶解在co2中的烴類的第二液相料流(106)。為了另外加熱該塔的下部，使用泵將液體(120)的一部分由所述塔泵出、通過熱交換器(3)和(5)，并且，由此產(chǎn)生的加熱的料流(121)被返回至第一塔(7)。

在穿過混合器(8)和分離器(9)(它們的操作將在下文描述)之后，第一料流(105)的組分被進(jìn)料至噴嘴分離器(11)(3s分離器)；并且第一料流(105)的組分(如料流(118)中所包含的組分)在噴嘴中形成的渦旋的氣-液料流中被分離為貧乏比甲烷重的組分(即，富含甲烷)的第三料流(107)和富含這些組分的第四料流(108)。噴嘴(3s)分離器的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)和操作原理被詳細(xì)地公開在例如俄羅斯專利2167374號中。

包括大約95％甲烷的第三料流(107)穿過第三熱交換器(13)和第一熱交換器(3)而被加熱，目的在于產(chǎn)生料流(113)，并且在穿過第二壓縮器(14)的同時被分離為兩個部分。一部分(114)(大約70％)被用作輸出氣體，而另一部分(115)在第三熱交換器(13)中被冷卻，所述冷卻的料流(116)被進(jìn)料至混合器(8)，其中所述冷卻的料流(116)與第一料流(105)混合。第三料流的返回部分(116)被用于冷卻氣體混合物。產(chǎn)生的混合物(117)被進(jìn)料至另外的分離器(9)(例如，氣旋或格柵式)，其中所述混合物(117)被分離成富含co2的料流(119)和貧乏該組分的料流(118)。料流(118)被定向至噴嘴分離器(11)(參見上文)，而料流(119)被返回至第一塔(7)的上部。

富含比甲烷重的組分的第四料流(108)與包括溶解在co2中的烴類的第二液相料流(106)被進(jìn)料至第二精餾塔(12)。

在料流(108)和(106)穿過第二塔(12)之后，從其下部提取富含c3+烴類(丙烷及更高級烴)的第五料流(109)和富含co2的第六料流(110)。料流(109)是終產(chǎn)物(wflh)。為了產(chǎn)生它，取自第二塔的液體在再沸器(18)中被加熱。液體的一部分被返回到塔中，而另一部分被用作終產(chǎn)物wflh(料流109)。第六料流(110)穿過第二熱交換器(5)和第一熱交換器(3)用于產(chǎn)生富含co2的輸出料流(122)。

從塔(12)的上部獲得富含甲烷也包括乙烷的第七料流(111)。第七料流(111)在熱交換器(5)和(3)中被冷卻，并且通過將返回料流(112)與初始?xì)怏w混合物(101)混合而被定向至處理過程的開始，定向至脫水步驟。

為了另外加熱塔(12)的下部，使用泵(16)將液體的一部分泵送穿過熱交換器(5)和(3)，并且產(chǎn)生的加熱的料流被返回到第二塔中。

實施該方法的實施例。

按照上文描述的示意圖來實施該方法。

圖1中所示的料流的參數(shù)在表1、2和3中給出。

結(jié)果表明，產(chǎn)生了包括94.6％的甲烷的商品天然氣(commoditygas)(114)和終產(chǎn)品wflh(109)，所述終產(chǎn)品(109)包括26.9％的乙烷、37.2％的丙烷、8％的異丁烷、15％的正丁烷、3.2％的異戊烷和3.7％的正戊烷。此外，富含co2并作為將被處理的氣體的輸出料流(122)僅包括1.1％的甲烷。

按照類似的方案，將被處理的氣體包括大約3.4％的甲烷以及輕質(zhì)с3+烴類。

因此，相比于類似方案，要求保護(hù)的方法能夠減少目標(biāo)組分的損失。此外，所提供的過程示意圖能夠以高生產(chǎn)率和高效熱回收來實施該方法，所述高生產(chǎn)率和高效熱回收提高了方法的效率。

表1

表2

表3