CN102271774B - 具有热泵的分隔壁塔 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了用于分离多组分流体的系统和方法。该方法可以包括将多组分流体引入到分隔壁塔。多组分流体可以被加热以提供第一产物、第二产物、中间蒸馏物和工艺流体。第一产物的至少一部分可以压缩以提供经压缩的第一产物。热可以从经压缩的第一产物间接地传递到中间蒸馏物的至少一部分以提供经加热的中间蒸馏物。经加热的中间蒸馏物可以再循环到分隔壁塔。经压缩的第一产物可以膨胀。

Description

具有热泵的分隔壁塔
技术领域
本发明总体地涉及用于烃加工处理的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于分馏多组分流体的系统和方法。
背景技术
蒸馏塔或分馏器通常是立式容器，它们在适于将进料混合物分离成两种或多种分馏物的一定条件和压力下运行（或操作）。这样的分馏物通常从塔的顶部移走，即轻组分，以及从塔的底部移走，即重组分。具有多于两种组分的多组分混合物的分馏通常适于从塔的侧部移走液态和气态产物。但是，这样的副产品通常包含部分低沸点组分和/或部分高沸点组分，所述低沸点组分正常地在顶部取走，而所述高沸点组分正常在底部取走。为了将中间沸点物质与多组分混合物隔离，通常使用多重塔。有益的选择是使用分隔壁塔。
在分隔壁塔中，分隔壁位于所述塔内。所述分隔壁通常在所述塔的侧部进料入口点的上方和下方延伸一段距离。至少一个中间产物抽吸口（draw）位于所述分隔壁的与进料引入点相反的一侧上。所述分隔壁阻止进料与经由在分隔壁的相反侧上的中间产物抽吸口移走的分馏物的横向（或侧向）混合。与没有分隔壁运行的类似分馏塔或蒸馏塔相比，经由中间产物抽吸口移走的分馏物有利地具有更高浓度的低沸点组分。示例性的分隔壁塔在美国专利文件No.2,471,134; No.5,755,933; No.5,914,012;No.6,347,533; No.6,645,350; 以及 No.6,958,111中进行了描述。
所有包括分隔壁塔的蒸馏塔的缺点在于从塔顶产物回收热量即使不是不可能的，也是困难的。从塔中移走的塔顶馏分（overhead）的温度低于塔底或塔底部的温度。尽管希望回收塔顶馏分中的至少一部分热量，但是塔顶馏分的温度排除了与塔底馏分（bottom）的直接热交换。
因此，存在着对已改进热回收的分隔壁塔和使用这种分隔壁塔的分馏系统的需要。
附图说明
为了使本发明所叙述的特征能够得到详细地理解，参考实施例对本发明进行更为详细的描述，这些实施例中的一些在附图中图示出。然而，要注意的是，这些附图只是图示出本发明的典型实施例，因此不能视为是对本发明范围的限制，因为本发明可接纳其他等效的实施例。
图1描绘了根据所描述的一个或多个实施例使用分馏塔和开环热泵系统分馏多组分流体的例证（或示例性的）系统；
图2描绘了根据所描述的一个或多个实施例使用分馏塔和开环热泵系统分馏多组分流体的另一例证系统；
图3描绘了根据所描述的一个或多个实施例使用分馏塔和闭环热泵系统分馏多组分流体的例证系统；
图4描绘了根据所描述的一个或多个实施例使用分馏塔和闭环热泵系统分馏多组分流体的另一例证系统；
图5描绘了根据所描述的一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置的局部示意图；
图6描绘了根据所描述的一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置的另一局部示意图；以及
图7描绘了根据所描述的一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置的又一局部示意图。
具体实施方式
现将提供详细的描述。所附权利要求的每一项限定一个单独的发明，针对侵权的意图，所述发明应认为是包括在权利要求中所规定的各个元素或限定的等同物。取决于上下文，下面所有提及的“发明”在一些情况下可能就指的是某些特定的实施例。在其他情况下，要认识到，所提及的“发明”就是指在一个或多个，但不必要是全部，权利要求中所叙述的主题事物。现在将在下面更详细地描述每一项发明，包括具体的实施例，变型和实例，但是这些发明不限于这些实施例，变型或实例，这些实施例，变型或实例被包括在内是为了使本领域的普通技术人员在将本专利中的信息与可用的信息和技术相结合的情况下能够制作和使用本发明。
本发明提出用于分离多组分流体的系统和方法。在一个或多个实施例中，所述方法可以包括将多组分流体引入到分隔壁塔中。所述多组分流体可以被加热以提供第一产物，第二产物，中间蒸馏物和工艺流体。第一产物的至少一部分可以被压缩以提供经压缩的第一产物。热可以从经压缩的第一产物间接地传递到中间蒸馏物的至少一部分以提供经加热的中间蒸馏物。经加热的中间蒸馏物可以再循环到所述分隔壁塔。所述经压缩的第一产物可以被膨胀。
在一个或多个实施例中，所述系统可以包括分馏塔，所述分馏塔具有一个或多个热泵和置于其中的一个或多个分隔壁。如本文所使用的，术语“分馏塔”可以指适合于选择性分离包含具有不同沸点的两种或更多组分的混合物的任何系统，装置，或系统和/或装置的组合体。这样的分馏塔可以包括但不限于分隔壁塔，蒸馏塔，精馏塔，汽提塔以及类似装置。
如本文所使用的，术语“分隔壁”是指设置于塔内部的任何隔板（或隔离体）以提供位于所述壁的一侧上的第一分馏区和位于所述壁的另一侧上的第二分馏区。所述分隔壁可以是分段的或连续的。所述分隔壁可以相对于所述塔的纵向轴线平行或不平行。所述第一分馏区和所述第二分馏区可以具有相同或不同的横截面积，体积，或两者。在一个或多个具体实施例中，所述塔可以具有圆形截面，并且所述分隔壁可以平分所述塔的横截面，以在所述第一分馏区和所述第二分馏区内提供相等的横截面积。
如本文所使用的，术语“热泵”是指使用可压缩流体将热能从一个或多个热源转移到一个或多个散热装置（或热沉）的任何热-机械热量传递系统。所述可压缩流体可以包括来自为“开环”热泵系统的塔的一种或多种工艺流体。所述可压缩流体也可以包括独立于为“闭环”热泵系统的塔的一种或多种循环的热传递介质。
图1描绘了根据一个或多个实施例使用分隔壁塔和开环热泵系统分馏多组分流体的例证系统100。所述系统100可以包括但不限于一个或多个分馏塔110，一个或多个压缩机130，一个或多个热交换区（图示出四个126，140，145，170）和一个或多个膨胀阀160。分馏塔110可以包括以任何角度和任何配置设置和/或具有任何长度直径（L/D）比的壳体或外壳。为了清晰和容易描述，将参考具有L/D比大于1的立式、圆柱形分馏塔110进一步描述分馏塔110。
分馏塔110的壳体或外壳可以在其内确定或限定两个或更多部段（或部分）或体积。例如，在图1中描绘了三个部段，即第一（“精馏”）部段120，第二（“分馏”）部段116，以及第三（“汽提”）部段125。精馏部段120可设置于分馏塔110的第一端部，而汽提部段125可设置于分馏塔110的第二端部。分馏部段116可设置于精馏部段120和汽提部段125之间，每个部段彼此流体连通。
分馏部段116可以由设置于分馏部段116内的分隔壁115分隔。分隔壁115可以在分馏部段116内提供两个独立的分馏区，即第一分馏区117和第二分馏区119。分隔壁115可以在分馏部段116内设置成使得第一分馏区117和第二分馏区119具有相等或不相等的横截面积。例如，分隔壁115可以等分分馏部段116的横截面，使得第一分馏区117和第二分馏区119具有相等的横截面积。
在一个或多个实施例中，分隔壁115可以是连续或分段的壁，挡板，或分隔器等。在一个或多个实施例中，分隔壁115可以是非隔热的，部分隔热的，或完全隔热的。在一个或多个实施例中，分隔壁115可以与分馏塔110的纵向轴线平行，与分馏塔110的纵向轴线不平行，或它们的组合。
第一分馏区117和第二分馏区119可以是空的，部分填充或完全填充有一个或多个塔盘和/或填料以改善多组分流体的质量传递（或转移）和/或分离。第一分馏区117中的填充材料和填充模式与第二分馏区119中的填充材料和填充模式可以相同或不同。例如，第一分馏区117中的填充材料可以包括一种或多种规整（或形成结构）的和/或随机包装的材料，而第二分馏区119中的填充材料可以包括一个或多个塔盘。两种或更多类型的填充材料可以设置于第一分馏区117和/或第二分馏区119内。例如，第一分馏区117可以在进料引入管线或塔入口103下方包含随机堆积的填料，以及在塔入口103上方包含一个或多个塔盘。一个或多个烟囱塔盘或其他流体释放（或陷出（trap-out））装置可以设置于第二分馏区119内以改进或帮助经由管线180撤出第二产物。
如在本文中所使用的，术语“塔盘”可以包括但不限于能够在分馏塔110内提高气体相和液体相之间的接触的一种或多种类型的塔盘。例证塔盘可以包括但不限于有孔式（或开孔的（perforated））塔盘，筛式（或筛板（sieve））塔盘，泡罩式（bubble cap）塔盘，浮阀式（floating valve）塔盘，固定阀式（fixed valve）塔盘，隧道式（tunnel）塔盘，筒式（cartridge）塔盘，双流式（dual flow）塔盘，挡板式（baffle）塔盘，喷淋板式（showerdeck）塔盘，盘环式（disc and donut）塔盘，轨道式（orbit）塔盘，马蹄式（horse shoe）塔盘，筒式塔盘(cartridge)塔盘，卡扣式阀（snap-in valve）塔盘，烟囱式（chimney）塔盘，狭缝式（slit）塔盘，或者它们的任意组合。
如在本文中所使用的，术语“填料材料”可以包括但不限于设置于分馏塔110内的一种或多种类型的规整和/或随机成形的材料。所述填料材料可以增加分馏塔110内的有效表面积，所述有效表面积可以提高分馏塔110内液体相和气体相之间的质量传递。所述填料材料可以由任何适合的材料制成，例如金属、非金属、聚合物、陶瓷、玻璃、或它们的任意组合。随机填料材料的例证实例可以包括但不限于拉西环（Raschig rings），莱辛环（Lessingrings），I-环（I-rings），矩鞍环（saddle rings），Intalox矩鞍环（Intalox saddles），泰勒环（Tellerette），鲍尔环（Pall rings），U-环（U-rings），或者它们的任意组合。商业上可用的规整的填料的例证实例可以包括但不限于规整的填料（structured packing），波纹板（corrugated sheets），皱褶板（crimped sheets），丝网（gauzes），格栅（grids），金属丝网（wire mesh），单块蜂窝结构（monolith honeycomb structures），或者它们的任意组合。例如，适合的规整的填料可以包括由Koch-Glitsch 公司生产的FLEXIPAC和GEMPAK规整的填料。
分馏塔110可以由与分馏塔110的温度、压力、以及内容物在物理和化学方面兼容的一种或多种金属和/或非金属材料制成。适合的金属材料可以包括但不限于包括炭钢和不锈钢的铁合金，和例如铝、镍、HASTELLOY、INCONEL、INCALLOY、钽、以及类似物的非铁合金。
汽提部段125可以是空的，部分填充或完全填充一个或多个塔盘和/或填料。一个或多个流体连接件（或部分），图中示出四个146, 149, 176 和179， 可以设置在汽提部段125之中、之上或周围，用于在汽提部段125内向/从热交换区140和/或热交换区170循环流体。
第一分馏区117和第二分馏区119可以在第二端部与精馏部段120成流体连通。精馏部段120可以是空的，部分填充或完全填充一个或多个塔盘和/或填料。在一个或多个实施例中，一个或多个流体连接件（或部分），图中示出两个121 和164，可以设置在精馏部段120之中、之上、或周围，用于经由管线164将外部回流引到精馏部段120，并且用于从精馏部段120经由管线121移走第一产物。
在一个或多个实施例中，分馏塔110可以在范围从低的大约-200℃、大约-100℃、大约-50℃、大约0℃、或大约50℃到高的大约100℃、大约 300℃、大约500℃、大约 700℃、或大约1000℃的温度下操作（或运行）。分馏塔110可以在范围从低的大约50 kPa、大约75kPa、大约100 kPa、大约200 kPa、或 大约300 kPa到高的大约400 kPa、大约 600 kPa、大约900 kPa、大约 1200 kPa、大约 1500 kPa、大约2000 kPa、或大约 3000 kPa的压力下操作。
分馏塔110的部段120, 117, 119, 125可以在不同的温度下操作。例如，精馏部段120可以在低于第一分馏区117、第二分馏区119和汽提部段125的温度下操作。在一个或多个实施例中，第一分馏区117和精馏部段120可以在相同温度下或大约相同温度下，例如10℃内操作，所述相同温度可以低于第二分馏区119和汽提部段125的。在一个或多个实施例中，第二分馏区119可以在高于精馏部段120和第一分馏区117但低于汽提部段125的温度下操作。在一个或多个实施例中，汽提部段125可以在高于精馏部段120、第一分馏区117和第二分馏区119的温度下操作。通过至少部分隔热的分隔板115，可以至少部分地提供第一分馏区117和第二分馏区119之间的更大的温度差异或变化。
精馏部段120可以在第一温度("T1")下操作，第一分馏区117可以在第二温度("T2")下操作，第二分馏区119可以在第三温度("T3")下操作，以及汽提部段125可以在第四温度("T4")下操作。在一个或多个实施例中，T1可以低于T2，T2可以低于T3，以及T3 可以低于T4。在一个或多个实施例中， T1和T2 之间的温度可以相差少于大约 50℃，少于大约 30℃，少于大约 15℃，少于大约 10℃，少于大约 5℃，或少于大约 1℃。在一个或多个实施例中，T3 可以高于T1 和 T2，但低于T4。在一个或多个实施例中，T3 可以是大约5℃，大约10℃，大约15℃，大约30℃，大约50℃或更高，高于T2和/或T1。在一个或多个实施例中，T4 可以是大约5℃，大约10℃，大约15℃，大约30℃，大约50℃或更高，高于T3。
多组分流体经由管线103可以引入到分馏塔110中。如图所示，分馏塔110可以将所述多组分流体进行分离以经由管线121提供第一产物，经由管线180提供第二产物，经由管线176提供工艺流体。任何适合的多组分流体经由管线103可以引入到分馏塔110中。适合的多组分流体可以包括但不限于包含C1-C20烃的任何组合和/或量的碳氢化合物。其它多组分流体可以包括包含烃的混合物、氮、氢、氧、氩、氦、水、油、或它们的任意混合物。可以经由管线103引入的多组分烃的例证实例可以包括乙烷、乙烯和C3+烃。乙烷可以经由管线180作为第二产物回收，乙烯可以经由管线121作为第一产物回收，而C3+工艺流体可以经由管线176作为第三产物回收。在至少一个具体实施例中，系统100可以分离包含正丁烷 、异丁烷和C5+烃的多组分烃以经由管线121提供作为第一产物的异丁烷，经由管线180提供作为第二产物的正丁烷，以及经由管线176提供可以作为第三产物回收的C5+工艺流体。
在一个或多个实施例中，管线121中的第一产物可以包括经由管线103引入到分馏塔110的多组分流体中的单个组分的大约90% 摩尔（mol）, 大约95% 摩尔, 大约 97% 摩尔, 大约 98%摩尔, 大约 99% 摩尔, 或大约 99.5% 摩尔 或更多。在一个或多个实施例中，管线180中的第二产物可以包括经由管线103引入到分馏塔110的多组分流体中的单个组分的大约90% 摩尔, 大约 95% 摩尔, 大约 97% 摩尔, 大约98% 摩尔, 大约99% 摩尔,或大约99.5% 摩尔或更多。在一个或多个实施例中，管线180中的第二产物的沸点可以高于经由管线121回收的第一产物的。在一个或多个实施例中，管线176中的工艺流体可以包括经由管线103引入到分馏塔110的多组分流体的剩余组分。在一个或多个实施例中，管线176中的工艺流体的沸点可以高于经由管线121回收的第一产物的和经由管线180回收的第二产物的。在一个或多个实施例中，管线176中的工艺流体 可以是经由管线103引入到分馏塔110的多组分流体的单个组分的完全纯化的产物，所述产物具有高达大约 90% 摩尔, 大约95% 摩尔,大约 97% 摩尔, 大约 98% 摩尔, 大约 99% 摩尔, 或大约99.5% 摩尔 或更多。
在一个或多个实施例中，经由管线121的第一产物的至少一部分可以引入到热交换区126以经由管线127提供经冷却的第一产物。热可以在热交换区126内从经由管线121引入的第一产物传递到经由管线123引入的传热介质以经由管线127提供经冷却的第一产物和经由管线124提供经加热（或加温）的传热介质。来自经由管线121引入的第一产物的热可以间接或直接地传递到经由管线123引入的热交换介质。所述传热介质可以是任何适合的热交换介质。经由管线123引入到传热区126的例证传热介质可以包括但不限于空气、水、液态烃、气态烃、和/或沸腾烃。
在一个或多个实施例中，经冷却的第一产物经由管线127可以作为最终的第一产物回收。在一个或多个实施例中，经冷却的第一产物的至少一部分经由管线127可以再循环回到精馏部段120（未示出）。在一个或多个实施例中，经冷却的第一产物经由管线127可以引入到存储器或分离器（未示出）以提供液态相第一产物和气态相第一产物。所述气态相第一产物的至少一部分可以作为最终产物回收，以及所述液态第一产物的至少一部分可以再循环到精馏部段120。
管线121中的第一产物的至少一部分可以用作开环热泵系统内的传热介质。第一产物的至少一部分经由管线122可以引入到压缩机130以经由管线133提供高压的第一产物。 所述第一产物的至少一部分经由管线122可以在压缩机130内被浓缩。例如，压缩机130可以包括两个压缩级或多个压缩级，带有有设置于两个压缩级中间的一个或多个级间冷却器。
管线133中的高压的第一产物的压力范围可以从低的大约 50 kPa, 大约 75kPa, 大约100 kPa, 大约200 kPa, 或大约 300 kPa到高的大约 400 kPa，大约600 kPa,大约900 kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa, 或大约3000 kPa。在一个或多个实施例中，管线122中的第一产物的大约5% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 或大约95% wt 或更多可以在压缩机130内被浓缩。 管线122中的第一产物的温度可以在压缩机130内升高。 第一产物在压缩机130内的温度可以升高大约5℃, 大约10℃, 大约25℃, 大约50℃, 大约100℃, 大约150℃, 或大约200℃ 或更多。在一个或多个实施例中，在压缩管线122中的第一产物之前和/或之后可以在一个或多个可选的热交换区或“过热器”（未示出）中预热管线122中的第一产物，以便与只由一个或多个压缩机130提供的相比，在管线133中提供更高温度的第一产物。
压缩机130可以使用机械驱动器例如蒸汽轮机或燃气轮机驱动。压缩机130可以使用电驱动器驱动，例如封装（或内封）的电机。压缩机130可以由机械和/或电驱动器的组合驱动，例如，由备用电机提供支持的蒸汽轮机。
管线133中的高压的第一产物的温度可以高于从汽提部段125经由管线146撤出的中间蒸馏物的温度。管线133中的高压的第一产物的温度可以高于从分馏塔110经由管线146回收的中间蒸馏物的沸点。在一个或多个实施例中，经由管线146回收的中间蒸馏物的至少一部分的温度可以在热交换区140中通过从经由管线133引入的高压的第一产物间接传热到经由管线146引入的中间蒸馏物而被升高。在一个或多个实施例中，当管线146中的中间蒸馏物达到纯产物成分，例如单个组分时，管线149中的经加热的中间蒸馏物的温度相对于管线146中的中间蒸馏物的温度的升高将会减少。例如，具有纯产物成分的管线146中的中间蒸馏物在热交换区140内进行热交换后可以具有最小或甚至测量不到的温升，因为中间蒸馏物的至少一部分可能被蒸发，而不是升高中间蒸馏物的温度。第一经冷却的第一产物或经冷却的第一产物经由管线143可以从热交换区140回收，而经加热的中间蒸馏物经由管线149可以从热交换区140回收。在一个或多个实施例中，一个或多个烟囱塔盘128或其它液体释放（或陷出）装置可以设置在汽提部段125内以提供来自所述汽提部段125经由管线146的中间蒸馏物馏分。 经加热的中间蒸馏物馏分经由管线149可以再循环到汽提部段125。
在一个或多个实施例中，管线146中的中间蒸馏物的至少一部分可以在热交换区140内蒸发。例如，管线146中的中间蒸馏物馏分的大约 5% wt（重量百分比）, 大约10% wt,大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt 或更多可以在热交换区140内蒸发。管线146中的中间蒸馏物馏分的温度可以升高大约5℃, 大约10℃, 大约25℃, 大约50℃, 大约75℃, 大约100℃, 大约150℃, 或大约200℃。经部分或全部蒸发的中间蒸馏物经由管线149可以再循环到分馏塔110。所述经部分或全部蒸发的中间蒸馏物经由管线149可以再循环到汽提部段125。
经冷却的第一产物经由管线143可以引入到热交换区145以经由管线152提供第二经冷却的第一产物或经冷却的第一产物。热在热交换区145内可以从经由管线143引入的经冷却的第一产物传递到经由管线147引入的传热介质，以便经由管线152提供经冷却的第一产物和经由管线148提供经加热的传热介质。来自经由管线143引入的经冷却的第一产物的热可以间接地传递到经由管线147引入的热交换介质。在一个或多个实施例中，管线143中经冷却的第一产物的至少一部分可以在热交换区145内冷凝（或浓缩）。例如，管线143中经冷却的第一产物的大约 5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约 50% wt, 大约 75% wt,大约 90% wt, 大约 95% wt, 大约 99% wt 或更多可以在热交换区140内冷凝（或浓缩）。经由管线147引入的传热介质可以是任何适合的热交换介质。经由管线147引入到传热区126的例证传热介质可以包括但不限于空气、水、液态烃、气态烃、和/或沸腾烃。
热交换区140可以包括适合在两种或多种流体之间换热的一个或多个系统、装置、或系统和/或装置的任意组合。所述热交换区140可以包括一个或多个壳管式（shell-and-tube）换热器、板加式（plate-and-frame）换热器、U型管式换热器、弯管式换热器、插管式（bayonet-tube）换热器、缠绕管式（spiral wound）换热器、降膜式（falling-film）换热器或它们的任意组合。
热交换区140可以在范围从低的大约 -200℃, 大约 -100℃, 大约 -50℃, 大约0℃, 或大约50℃到高的大约100℃, 大约300℃, 大约500℃，大约700℃, 或大约1000℃的温度下操作。热交换区140可以在范围从低的大约 50 kPa, 大约 75 kPa, 大约 100kPa, 大约 200 kPa, 或大约 300 kPa 到高的大约400 kPa, 大约600 kPa, 大约900kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa, 或大约3000 kPa的压力下操作。
管线152中的经冷却的第一产物可以通过流经一个或多个膨胀阀160而被膨胀，以经由管线164提供第三经冷却的第一产物或经冷却的第一产物。在一个或多个实施例中，经由管线152引入到所述一个或多个膨胀阀160的经冷却的第一产物的一部分可以闪发或蒸发以在管线164中提供两相经冷却的第一产物。例如，在管线152中的经冷却的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt，大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约 99% wt 或更多可以通过流经所述一个或多个膨胀阀160而被蒸发。
管线164中的经冷却的第一产物的全部或一部分可以经由管线164作为回流再循环到精馏部段120。在一个或多个实施例中，经冷却的第一产物的大约 5% wt, 大约10%wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt,或更多经由管线164作为回流可以再循环到精馏部段120。 在一个或多个实施例中，管线164中的第一产物的至少一部分可以经由管线166作为最终产物回收。在一个或多个实施例中，经由管线164再循环到精馏部段120的第一产物的量可以保持恒定或可以变化。在一个或多个实施例中，管线166中的第一产物的至少一部分可以与经由管线127回收的第一产物的至少一部分混合或以其它方式合并。
在一个或多个实施例中，尽管未示出，但是所述一个或多个膨胀阀160可以由一个或多个具有功输出的膨胀机取代。例如，所述一个或多个膨胀阀160可以由一个或多个具有功输出的流体膨胀机取代。由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于经由一个或多个发电机（未图示）发电。在另一个实例中，由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用来通过直接机械连接（未示出）帮助驱动压缩机130。
在一个或多个实施例中，工艺流体经由管线176可以从汽提部段125的底部区或部段回收。 在一个或多个实施例中，工艺流体的至少一部分经由管线176可以引入到热交换区170以提供经由管线179的经加热的工艺流体，所述工艺流体可以再循环到汽提部段125。在一个或多个实施例中，当管线176中的工艺流体达到纯产物成分，例如单个组分时，管线179中的经加热的工艺流体的温度相对于管线176中的工艺流体的温度的升高将会减小。例如，具有纯产物成分的管线176中的工艺流体在热交换区170内经过热交换之后可以具有最小或甚至测量不到的温升。热可以从经由管线183引入的传热介质间接传递到经由管线176引入的工艺流体，以提供经由管线179的经加热的工艺流体和经由管线186的经冷却的传热介质。在一个或多个实施例中，经由管线176引入到热交换区170的工艺流体的至少一部分可以被蒸发。管线176中的工艺流体的大约5% wt（重量百分比）, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt可以被蒸发。在一个或多个实施例中，管线176中的工艺流体的至少一部分可以经由管线190回收作为第三或最终的产物。在一个或多个实施例中，（管线176中的工艺流体的）大约 5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 或大约95% wt 或更多可以经由管线190作为第三产物回收。
热交换区170可以包括用于在两种或更多流体之间交换热的任何系统、装置或系统和/或装置的任意组合。在一个或多个实施例中，热交换区170可以包括一个或多个壳管式换热器、板架式换热器、U型管式换热器、弯管式换热器、插管式换热器、缠绕管式换热器、降膜式换热器或它们的任意组合。在一个或多个实施例中，热交换区170可以是直接火焰加热器。
在一个或多个实施例中，经由管线183的传热介质可以引入到热交换区170，所述传热介质可以将热传递给经由管线176引入的工艺流体。管线183中的传热介质可以包括但不限于水、蒸汽、工艺流体、废气、传热油或烃、或它们的任意组合。管线183中的传热介质可以处于任何适合的压力和温度下，所述压力和所述温度可以取决于系统100的操作要求。在一个或多个实施例中，热交换区170可以是直接火焰加热器。
热交换区170可以在范围从低的大约-200℃, 大约-100℃, 大约-50℃, 大约0℃, 或大约50℃到高的大约100℃, 大约300℃, 大约500℃, 大约700℃, 或大约1000℃的温度下操作。热交换区170可以在范围从低的大约50 kPa, 大约75 kPa, 大约100 kPa,大约200 kPa, 或大约300 kPa 到高的大约400 kPa, 大约600 kPa, 大约 900 kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa, 或大约3000 kPa的压力下操作。
图2描绘了根据一个或多个实施例用于使用分隔壁塔和开环热泵系统分馏多组分流体的另一个例证（或示例性）系统200。系统200可以包括但不限于分馏塔110，一个或多个压缩机130，一个或多个热交换区（图中示出五个126, 140, 145, 170, 250），以及一个或多个膨胀阀160（图中示出三个），这些部件可以类似于上面参考图1所讨论和描绘的那些部件。在一个或多个实施例中，系统200可以进一步包括一个或多个闪发分离器224。
多组分流体可以经由管线103引入到分馏塔110，其中所述多组分流体可以是同上面参考图1所讨论和描述的。在一个或多个实施例中，经由管线121的第一产物、经由管线180的第二产物和经由管线176的工艺流体可以从分馏塔110回收，如同上面参考图1所讨论和描述的。
经由管线121的第一产物的至少一部分可以从精馏部段120回收并且被引入到热交换区126，以经由管线127提供经冷却的第一产物。经由管线122的第一产物的至少一部分可以引入到压缩机130，以经由管线215提供处于第一温度和第一压力的高压的第一产物，以及经由管线220提供处于第二温度和第二压力的高压的第一产物。在一个或多个实施例中，管线215中的第一温度可以低于或等于管线220中的第二温度。在一个或多个实施例中，管线215中的第一压力可以低于或等于管线220中的第二压力。在一个或多个实施例中，可以使用两个或更多压缩机以在管线215中提供高压的第一产物，和在管线220中提供高压的第一产物。经由管线215的高压的第一产物可以引入到热交换区140，在这里热可以间接传递到经由管线146引入的中间蒸馏物以经由管线149提供经加热的蒸馏物，以及经由管线217提供第一经冷却的高压的第一产物或经冷却的第一产物。高压的第一产物经由管线220可以引入到热交换区170，在这里热可以间接地传递到经由管线176引入的工艺流体，以经由管线179提供经加热的工艺流体，和经由管线222提供第一经冷却的高压的第一产物或经冷却的第一产物。
如上面所讨论的，压缩机130可以包括两个或更多压缩级，在两个压缩级之间设置有一个或多个级间冷却器。同样的，在一个或多个实施例中，管线122中的第一产物的大约5% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约 95%wt, 或更多可以在压缩机130中浓缩。管线122中的第一产物的温度可以在压缩机130内升高。在一个或多个实施例中，经由管线215回收的高压的第一产物的温升可以是大约 5℃, 大约 10℃, 大约25℃, 大约 50℃, 大约 100℃, 大约 150℃, 或大约 200℃ 或更高。在一个或多个实施例中，经由管线220回收的高压的第一产物的温升可以是大约5℃, 大约10℃, 大约25℃,大约 50℃, 大约100℃, 大约150℃, 或大约200℃。
在一个或多个实施例中，管线215中的高压的第一产物可以处于高于从汽提部段125经由管线146回收的流体的沸点的温度。管线215中的高压的第一产物的至少一部分可以用于蒸发经由管线146引入到热交换区140的流体的全部或一部分。例如，经由管线146引入的流体的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90%wt, 大约 95% wt, 大约 99% wt, 或更多可以在热交换区140中蒸发，所述流体可以经由管线149返回到汽提部段125。
在一个或多个实施例中，管线220中的高压的第一产物可以处于高于从汽提部段125经由管线176回收的工艺流体的沸点的温度。管线220中的高压的第一产物的至少一部分可以用于蒸发经由管线176引入到热交换区170的工艺流体的全部或一部分。例如，经由管线176引入的工艺流体的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75%wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约 99% wt, 或更多可以在热交换区170中蒸发，所述可经由管线179再循环到汽提部段125。在热交换区170内使用管线220中的高压的第一产物可以减少和/或消除一种或更多外部供应的传热介质的需要。因此，使用管线220中的高压的第一产物加热热交换区170可以进一步提高系统200的总能量效率。
在一个或多个实施例中，尽管没有示出，管线122中的第一产物和/或管线215中的高压的第一产物和/或管线220中的高压的第一产物可以被预加热和/或在一个或多个可选的热交换区或过热器中进一步被加热，以提供管线215和/或管线220中的高压的第一产物的温度高于由所述一个或多个压缩机130所提供的。尽管在一个或多个实施例中没有示出，但是压缩机130可以提供经由管线220的传热介质，所述传热介质可以被连续地（或依序）引入到热交换区170和热交换区140。例如，管线220中的高压的第一产物可以引入到热交换区170，其可以在管线222中提供第一经冷却的高压的第一产物，以及管线222中的所述第一经冷却的高压的第一产物然后可以被引入到热交换区140以提供第二经冷却的高压的第一产物。
管线222中的高压的第一产物可以通过流经膨胀阀160被膨胀，以经由管线223提供第一经冷却的第一产物或冷却的第一产物。在一个或多个实施例中，管线222中第一产物的至少一部分可以通过流经一个或多个膨胀阀160而闪发或蒸发。例如，管线222中的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt,大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以通过流经一个或多个膨胀阀160而蒸发。
经冷却的第一产物经由管线223可以引入到闪发分离器224，以经由管线225提供气态相第一产物和经由管线226提供液态相或浓缩的第一产物。气态相第一产物经由管线225可以引入到管线215中的高压的第一产物中。气态相第一产物经由管线225可以直接引入到换热器140，而不是到管线215中的高压的第一产物中。
管线226中的浓缩的第一产物可以引入到膨胀阀160以经由管线227提供进一步经冷却和/或进一步经降压的第一产物。管线217中的高压的第一产物的至少一部分可以通过流经膨胀阀160而膨胀，以经由管线219提供经冷却的第一产物。在一个或多个实施例中，管线217中的高压的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以通过一个或多个膨胀阀160而闪发或蒸发。
管线219中的经冷却的第一产物的全部或部分可以与管线227中的经冷却的第一产物混合或以其它方式合并。管线219中的经冷却的第一产物、管线227中经冷却的第一产物、或来自管线219和227的经合并的第一产物（如图所示）可以引入到换热器145，以经由管线230提供更冷的第一产物。经由管线147的传热介质可以引入到换热器145，所述传热介质可以经由管线148回收。热可以间接地从经由管线219引入的第一产物、经由管线227引入的第一产物、或其合并混合物传递到经由管线147引入的传热介质。
第一产物的全部或部分经由管线230可以作为回流再循环到精馏部段120和/或经由管线235作为第一产物回收。例如，管线219中的第一产物的大约 5% wt, 大约10% wt,大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线235作为最终产物回收。经由管线230返回到精馏部段120的第一产物的量可以保持恒定或可以变化。
尽管没有示出，但在一个或多个实施例中，膨胀阀160中的一个或多个可以由具有功输出的一个或多个膨胀机取代。例如，膨胀阀160中的一个或多个可以由具有功输出的一个或多个流体膨胀机取代。由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于经由一个或多个发电机（未示出）发电。在另一个实例中，由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用来通过直接机械连接（未示出）帮助驱动压缩机130。
在一个或多个实施例中，可选的补充热交换区250可以向汽提部段125提供附加的或补充的热。例如，管线176中的工艺流体的至少一部分可以经由管线253引入到热交换区250。 取决于工艺条件和系统要求，可选的热交换区250可以被使用以向经由管线176和/或管线146（未示出）回收的工艺流体的至少一部分提供热。在一个或多个实施例中，传热介质经由管线257可以被引入到热交换区250，所述传热介质可以间接地将热传递到经由管线253引入的工艺流体，以提供经由管线255的经加热的工艺流体和经由管线259的经冷却的传热介质。所述经加热的流体可以经由管线255再循环到汽提部段125。在一个或多个实施例中，经由管线253引入到热交换区250的工艺流体的至少一部分可以在热交换区250内蒸发。例如，管线253中的工艺流体的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt,大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以在热交换区250内蒸发，并且经由管线255再循环到汽提部段125。
管线257中的传热介质可以包括但不限于水、蒸汽、工艺流体、废气、传热油或烃、或它们的任意组合。管线257中传热介质可以处于任何适合的压力和温度，这可以取决于系统200的操作要求。热交换区250可以包括用于增加经由管线253引入的流体的温度的任何系统、装置、或系统和/或装置的组合。例如，补充热交换区250可以包括一个或多个壳管式换热器、板架式换热器、U型管式换热器、弯管式换热器、插管式换热器、缠绕管式换热器、降膜式换热器或它们的任意组合。在一个或多个实施例中，补充热交换区250可以是直接火焰加热器。
补充热交换区250可以在范围从低的大约-200℃, 大约-100℃, 大约-50℃, 大约0℃, 或大约50℃到高的大约100℃, 大约300℃, 大约500℃, 大约700℃, 或大约1000℃的温度下操作。补充热交换区250可以在范围从低的大约50 kPa, 大约75 kPa, 大约100kPa, 大约200 kPa, 或大约300 kPa到高的大约400kPa, 大约600 kPa, 大约900 kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa, 或大约3000 kPa的压力下操作。
图3描绘了根据一个或多个实施例用于使用分隔壁塔和闭环热泵系统分馏多组分流体的例证系统300。例证系统300可以包括但不限于一个或多个分馏塔110、一个或多个压缩机130、一个或多个热交换区（图示出三个140，170）、和一个或多个膨胀阀160，这些部件可以类似于上面参考图1和2所讨论和描述的。所述系统300可以包括再流通（或再循环）的“闭环”传热介质，所述传热介质可以满足分馏塔110的全部或部分的加热或冷却需要。同样地，所述系统300可以包括一个或多个热交换区320，所述热交换区可以将热传给再流通的传热介质。在一个或多个实施例中，多组分流体经由管线103可以引入到分馏塔110。分馏塔110可以分离所述多组分流体以提供经由管线121的第一产物、经由管线146的中间蒸馏物和经由管线176的工艺流体。
在“闭环”系统中的传热介质可以是一种或多种具有适合传递热能到或自管线121中的第一产物、和/或经由管线146的中间蒸馏物、和/或管线176中的工艺流体的特性的材料或化合物。传热介质可以是任何适合的烃或任何其它适合的流体。例证传热介质可以包括但不限于烃、卤烃、例如氮和蒸汽的气体、水、以及其混合物。在一个或多个实施例中，传热介质可以具有沸点，其在传热环压力下低于管线121中的第一产物的沸点、管线146中的中间蒸馏物的沸点，和/或管线176中的工艺流体的沸点。
经由管线325的传热介质可以引入到压缩机130以经由管线305提供处于第一温度和第一压力的经压缩的传热介质。尽管没有示出，但是在一个或多个实施例中，所述传热介质可以在引入到一个或多个压缩机130之前引入到分离器以除去任何液体的至少一部分，以便提供经由管线325的气态传热介质。管线305中的经压缩的传热介质的至少一部分可以引入到热交换区140。尽管没有示出，但是在一个或多个实施例中，管线305中的经压缩的传热介质可以引入到一个或多个换热器、在压缩机130和热交换区140中间，以提供管线305中的经压缩的传热介质，所述传热介质具有的温度高于由所述一个或多个压缩机130提供的。
在一个或多个实施例中，中间蒸馏物的至少一部分经由管线146可以引入到热交换区140。在热交换区140内，热可以间接地从经由管线305引入的经压缩的传热介质传递到经由管线146引入的中间蒸馏物，以提供经由管线149的经加热的蒸馏物和经由管线310的经冷却的传热介质。管线146中的中间蒸馏物的至少一部分可以经由管线330作为第二产物回收。 例如，管线146中的中间蒸馏物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50%wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线330作为第二产物回收，剩余的产物引入到热交换区140。在热交换区140内，中间蒸馏物的至少一部分可以蒸发并且经由管线149再循环到汽提部段125。在一个或多个实施例中，经由管线146引入到热交换区140的中间蒸馏物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt,大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 或大约 99% wt 或更多可以在热交换区140中蒸发。在一个或多个实施例中，当管线146中的中间蒸馏物达到纯产物成分，例如单个组分时，管线149中的经加热的中间蒸馏物的温度相对于管线146中的中间蒸馏物的温度的升高将减少。例如，具有纯产物成分的管线146中的中间蒸馏物在热交换区140内进行热交换后可以具有最小或甚至测量不到的温升。
经由管线310从热交换区140回收的传热介质可以通过流经膨胀阀160而膨胀。所述传热介质的膨胀可以提供经由管线315的经冷却的传热介质。通过一个或多个膨胀阀160的压降可以闪发或蒸发管线310中的传热介质的全部或一部分。在一个或多个实施例中，管线310中的传热介质的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt,大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以通过流经所述一个或多个膨胀阀160而蒸发。尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，膨胀阀160可以由具有功输出的一个或多个膨胀机取代。例如，所述一个或多个膨胀阀160可以由一个或多个具有功输出的流体膨胀机取代。由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于经由一个或多个发电机（未示出）发电。在另一个实例中，由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于通过直接机械连接（未示出）帮助驱动压缩机130。
管线315中的传热介质可以引入到一个或多个第三热交换区320。在热交换区320内，传热介质的温度可以通过间接地从经由管线121引入的第一产物传热到传热介质而升高。在至少一个具体实施例中，管线315中的传热介质可以是纯传热介质，即单个组分。纯传热介质可以在热交换区320内蒸发，并且具有很小的温升或没有温升（或温度升高）。 经由管线325的传热介质可以从热交换区320回收，所述传热介质可以再循环到压缩机130。
管线121中的第一产物的全部或一部分可以在热交换区320内冷凝（或浓缩）。例如，在管线121中的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以在热交换区320内冷凝 。管线335中的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt,大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线340再循环到分馏塔110的精馏部段120 。管线335中的第一产物的大约 5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75%wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线345作为最终的第一产物回收。尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，管线335中的第一产物可以引入到一个或多个换热器用于进一步冷却，和/或到一个或多个存储器或分离器以提供经由管线335的液态第一产物和气态产物（未示出）。经由管线340再循环到精馏部段120的第一产物的量可以是恒定的或者所述量可以是变化。
尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，管线315中的经膨胀的传热介质可以引入到存储器或分离器以分离气态相传热介质与液态相传热介质。来自分离器的气态相传热介质可以引入到压缩机130，而液态相传热介质可以引入到热交换区320。
热交换区320可以包括用于降低经由管线121从精馏部段120回收的第一产物的温度的一个或多个传热系统、装置、或系统和/或装置的任意组合。例如，热交换区320可以包括一个或多个壳管式换热器、板架式换热器、U型管式换热器、弯管式换热器、插管式换热器、缠绕管式换热器、降膜式换热器或它们的任意组合。 热交换区320可以在范围从低的大约-200℃, 大约-100℃, 大约-50℃, 大约0℃, 或大约 50℃到高的大约100℃, 大约300℃, 大约500℃, 大约700℃, 或大约1000℃ 的温度下操作。热交换区320可以在范围从低的大约50 kPa, 大约75 kPa, 大约100 kPa, 大约200 kPa, 或大约300 kPa到高的大约400 kPa, 大约600 kPa, 大约 900 kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa,或大约3000 kPa的压力下操作。
图4描绘了根据一个或多个实施例用于使用分隔壁塔和闭环热泵系统分馏多组分流体的另一例证系统400。系统400可以包括但不限于一个或多个分馏塔110、一个或多个压缩机130、一个或多个热交换区（图示出四个140, 170, 320）、和一个或多个膨胀阀160，这些部件可以类似于上面参考图1-3所讨论和描述的。在一个或多个实施例中，系统400可以包括再流通（或再循环）的“闭环”传热介质，所述传热介质可以满足分馏塔110的全部或部分的加热和冷却需要。同样的，系统300可以包括一个或多个热交换区320，其可以将热传递到再流通的传热介质。多组分流体经由管线103可以引入到分馏塔110。分馏塔110可以分离多组分流体以提供经由管线121的第一产物、经由管线146的中间蒸馏物、和经由管线176的工艺流体。
传热介质可以经由管线405引入到压缩机130，以提供经由管线410的处于第一温度和第一压力的第一经压缩的传热介质，和经由管线420的处于第二温度和第二压力的第二经压缩的传热介质。管线405中的传热介质可以类似于上面参考图3所讨论和描述的传热介质。尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，管线405中的传热介质可以在引入到一个或多个压缩机130之前引入到分离器，以除去任何液体的至少一部分，以便经由管线405提供气态传热介质。尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，管线410和/或管线420中经压缩的传热介质可以引入到一个或多个换热器（或热交换器），以提供其温度和/或压力高于由一个或多个压缩机130所提供的温度和/或压力的管线410和/或420中的经压缩的传热介质。
管线410中第一经压缩的传热介质的温度可以高于经由管线146从分馏塔110回收的中间蒸馏物的沸点。管线420中第二经压缩的传热介质的温度可以高于经由管线176从汽洗部段125回收的工艺流体的沸点。管线410中的第一温度可以低于或等于管线420中的第二温度。管线410中的第一压力可以低于或等于管线420中的第二压力。
经由管线410从压缩机130回收的经压缩的传热介质可以引入到热交换区140，在这里热可以间接地从经由管线410引入的经压缩的传热介质传递到经由管线146引入的中间蒸馏物。经由管线149的经加热的蒸馏物可以从热交换区140回收，并且再循环到分馏塔110，而经由管线415的经冷却的传热介质可以从热交换区140回收。在一个或多个实施例中，管线146中的中间蒸馏物的至少一部分可以在热交换区140内部分地或全部地蒸发。例如，管线146中的中间蒸馏物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约 25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以在热交换区140内蒸发。所述部分或全部蒸发的中间蒸馏物可以经由管线149再循环到汽提部段125。
管线146中的中间蒸馏物的至少一部分可以经由管线440作为第二产物回收。例如，管线146中的中间蒸馏物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线440作为第二产物回收。
管线420中的经压缩的传热介质可以引入到热交换区170，在这里热可以间接地从传热介质传递到经由管线176引入的工艺流体，以提供经由管线179的经加热的工艺流体和经由管线425的经冷却的传热介质。在一个或多个实施例中，工艺流体的全部或一部分经由管线176可以引入到热交换区170，剩余的工艺流体经由管线190作为第三产物回收。 经由管线425的经冷却的传热介质可以通过流经一个或多个膨胀阀160而膨胀。传热介质通过一个或多个膨胀阀160的膨胀可以降低压力，因此部分或完全蒸发所述传热介质。在一个或多个实施例中，管线425中的传热介质的大约 5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50%wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以通过流经所述一个或多个膨胀阀160而蒸发。
管线415中的经冷却的传热介质可以与管线425中的经冷却的传热介质混合或以其它方式合并（或结合）。经合并的传热介质可以引入到膨胀阀160。尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，所述一个或多个膨胀阀160可以由一个或多个具有功输出的膨胀机取代。 例如，所述一个或多个膨胀阀160可以由一个或多个具有功输出的流体膨胀机取代。由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于经由一个或多个发电机（未示出）发电。在另一个实例中，由所述一个或多个流体膨胀机提供的功输出可以用于通过直接机械连接（未示出）帮助驱动压缩机130。
经由管线430从所述一个或多个膨胀阀160回收的传热介质的至少一部分可以引入到一个或多个第三热交换区320。在所述一个或多个第三热交换区320内，经由管线121引入的第一产物的温度可以使用管线430中的传热介质的全部或部分来降低。经由管线405从热交换区320回收的传热介质可以再循环到压缩机130。
管线121中的第一产物的至少一部分可以在热交换区320内冷凝（或浓缩）。例如，管线121中的第一产物的大约 5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75%wt, 大约 90% wt, 大约 95% wt, 大约99% wt, 或更多可以在热交换区320内冷凝。第一产物可以经由管线335从 热交换区320回收。管线335中的第一产物的至少一部分可以经由管线340再循环到精馏部段120。管线335中的第一产物的大约5% wt, 大约10% wt, 大约25% wt, 大约50% wt, 大约75% wt,大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以经由管线345作为最终产物回收。
尽管未示出，但是在一个或多个实施例中，经膨胀的传热介质经由管线430可以引入到存储器或分离器，以分离气态相传热介质与液态相传热介质。来自分离器的气态相传热介质可以引入到压缩机130，而液态相传热介质可以引入到热交换区320。
取决于工艺条件和系统要求，可选的补充热交换区450可以用来提供热给经由管线176回收的工艺流体的至少一部分。传热介质经由管线457可以引入到热交换区450，在这里热可以间接地从传热介质传递到经由管线453引入的工艺流体，以提供经由管线455的经加热的工艺流体和经由管线459的经冷却的传热介质。经加热的工艺流体可以经由管线455再循环到汽提部段125 。经由管线453引入到补充热交换区450的工艺流体的至少一部分可以在补充热交换区450内蒸发。管线453中的流体的大约5% wt，大约10% wt, 大约25% wt,大约50% wt, 大约75% wt, 大约90% wt, 大约95% wt, 大约99% wt, 或更多可以在补充热交换区450内蒸发，并且经由管线455再循环到汽提部段125 。
管线457中的传热介质可以包括但不限于水、蒸汽、工艺流体、废气、传热油或烃、或它们的任意组合。管线457中的传热介质可以处于任何适合的压力和温度，所述压力和温度可以取决于系统200的操作要求。
热交换区450可以包括用于增加经由管线453引入的流体的温度的任何系统、装置、或系统和/或装置的组合。在一个或多个实施例中，补充热交换区450可以包括一个或多个壳管式换热器、板架式换热器、U型管式换热器、弯管式换热器、插管式换热器、缠绕管式换热器、降膜式换热器或它们的任意组合。在一个或多个实施例中，补充热交换区450可以是直接火焰加热器。
补充热交换区450可以在范围从低的大约-200℃, 大约-100℃, 大约-50℃, 大约0℃, 或大约50℃到高的大约100℃, 大约300℃, 大约500℃, 大约700℃, 或大约1000℃ 的温度下操作。补充热交换区450可以在范围从低的大约50 kPa, 大约75 kPa, 大约100 kPa, 大约200 kPa, 或大约300 kPa 到高的大约400 kPa, 大约 600 kPa, 大约900kPa, 大约1200 kPa, 大约1500 kPa, 大约2000 kPa, 或大约3000 kPa的压力下操作。
图5描绘了根据一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置或配置的局部示意图。在一个或多个实施例中，烟囱塔盘505或其它合适的液体陷出（或释放）装置，例如可以设置在汽提部段125内。所述烟囱塔盘可以提供经由管线146的液体，所述液体可以引入到热交换区140，如上面参考图1-4所讨论和描述的。烟囱塔盘505在汽提部段125内的特定位置或定位可以影响由上面参考图1-4所讨论和描述的系统100，200, 300,和400提供的节能的量或大小。烟囱塔盘505的位置或定位还可能影响经由管线146回收的流体中的一个或多个组分的特定量或浓度，其也可以取决于经由管线103引入的多组分流体的成分。
图6描绘了根据一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置的另一局部示意图。 在一个或多个实施例中，烟囱塔盘605或其它合适的液体陷出装置，例如可以设置在第二分馏区119内。如图所示，烟囱塔盘605设置在分隔壁115的下端部的上方。烟囱塔盘605在第二分馏区119内的特定位置或定位可以影响由上面参考图1-4所讨论和描述的系统100, 200, 300,和 400 所提供的节能的量或大小。烟囱塔盘605的位置或定位也可以影响经由管线146回收的流体中的一个或多个组分的特定量或浓度，这也可以取决于经由管线103引入的多组分流体的成分。
图7描绘了根据一个或多个实施例从分馏塔回收中间流体的例证布置的又一局部示意图。 在一个或多个实施例中，烟囱塔盘705或其它合适的液体陷出装置，例如可以设置在分隔壁115的朝向汽提部段125的一个端部。将烟囱塔盘定位在分隔壁115的所述端部可以提供的节能量不同于将烟囱塔盘705放置在第二分馏部段119内或放置在汽提部段125内，分别如图5和6中所示的，所提供的节能量。
本发明的实施例可以通过下列预示的实例得到进一步的描述。提供六个模拟实例。四个实例（实例1-4）指向根据上述相对于图1和2所述的一个或多个实施例使用高压热泵和低压热泵（即换热器140、170）分离多组分流体，而两个比较实例（实例C1 和 C2）指向只使用分隔壁塔而没有热泵（即换热器140、170）来分离同样的多组分流体。
更具体地，实例1使用低压热泵140结合使用火焰加热器输入热的分隔壁塔110;实例2使用低压热泵140和高压热泵170结合使用火焰加热器输入热的分隔壁塔110; 实例3使用低压热泵140结合使用蒸汽输入热的分隔壁塔110; 以及实例4使用低压热泵140和高压热泵170结合使用蒸汽输入热的分隔壁塔110。
引入到比较实例C1和C2 的分离系统的所有热由外部源提供，即没有使用热泵140, 170。在比较实例C1中，使用火焰加热器，而在比较实例C2 中，使用蒸汽。
对于所有实例，进料是多组分烃，所述多组分烃包括0.25 摩尔（% mol%）C3's;19.4 摩尔% 异丁烷; 48.2 摩尔% 正丁烷; 以及混合的 C5's 和重烃。对于所有实例，所述多组分进料在分隔壁塔110内分离以提供：经由管线121的第一产物，其包括98摩尔% 或更多的异丁烷；经由管线180的第二产物，其包括98摩尔% 或更多的正丁烷；以及经由管线176的第三产物或工艺流体，其包括C5's和重烃。经由管线103至分隔壁塔110的进料的流率是600千摩尔/小时（kmol/hr）。经由管线103的进料的平均分子量是64.5。
表1总结了模拟结果。
如表1中所示，操作没有低压热泵和高压热泵的分隔壁塔110的年成本是大约 $2,200,000。令人惊讶的是，添加低压热泵140使操作成本明显减少，大约是少30%或是$1,561,000。更令人惊讶的是，添加低压热泵140和高压热泵170使操作成本减去大约 37%，或是$1,391,000。
另外，操作没有低压热泵140和高压热泵170的分隔壁塔110的年成本是大约$1,518,000。令人惊讶的是，添加低压热泵140使操作成本明显减少，即大约少18%或是$1,247,000。还令人惊讶的是，添加低压热泵140和高压热泵170减少操作成本超过单独的分隔壁塔110，但是没有只带低压热泵140的分隔壁塔110减少操作成本那么显著，其大约减少10% ，或是$1, 370,000。
已经使用一组数字上限和一组数字下限描述了某些实施例和特征。应理解解的是，除非有相反指示，从任何下限到任何上限的范围都被考虑。某些下限，上限和范围出现在下面的一个或多个权利要求中。所有数值都是在所指示值的“附近”或“近似”所指示值，并且考虑了本领域普通技术人员可预期的实验误差和变化。
各种术语在上面已经被定义。在用在权利要求中的术语未在上面被定义的范围，其应被给予最广的定义，所述最广的定义是相关领域的技术人员已经给予所述术语的定义，其反映在至少一种印刷出版物或授权的专利中。此外，对于允许合并的所有管辖区域，在本申请中所引用的所有专利、试验程序和其它文献全部通过援引加入，只要这样的公开内容与本申请不矛盾。
尽管前述内容是指向本发明的实施例，但是可以设想出本发明的其它更多的实施例而不偏离本发明的基本范围，本发明的范围由下面的权利要求来确定。

Claims (21)

1.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通；
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、第二产物、中间蒸馏物和工艺流体;
压缩所述第一产物的至少一部分以提供经压缩的第一产物;
从所述经压缩的第一产物将热间接地传递到所述中间蒸馏物的至少一部分以提供经加热的中间蒸馏物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔; 以及
膨胀所述经压缩的第一产物以提供经膨胀的第一产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括冷凝所述第一产物的另一部分和回收所述经冷凝的第一产物的至少一部分作为最终的第一产物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括从传热介质将热间接地传递到所述工艺流体的第一部分，以提供经加热的工艺流体，再循环所述经加热的工艺流体到所述分隔壁塔，和回收所述工艺流体的第二部分作为第三产物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括再循环所述经膨胀的第一产物的至少一部分到所述分隔壁塔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括在膨胀所述经压缩的第一产物之前冷却所述经压缩的第一产物。
6.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通;
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、第二产物、中间蒸馏物和工艺流体;
压缩所述第一产物的第一部分到第一压力;
压缩所述第一产物的第二部分到第二压力;
从处于第一压力的所述第一产物将热间接地传递到所述中间蒸馏物的至少一部分，以提供经加热的中间蒸馏物和第一经冷却的第一产物;
从处于第二压力的所述第一产物将热间接地传递到所述工艺流体的第一部分，以提供第一经加热的工艺流体和第二经冷却的第一产物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔; 以及
将所述经加热的工艺流体再循环到所述分隔壁塔。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其包括膨胀所述第二经冷却的第一产物以提供气态相第一产物和液态相第一产物；以及将所述气态相第一产物与处于第一压力的所述第一产物合并。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其包括膨胀所述液态相第一产物；膨胀所述第一经冷却的第一产物；以及合并所述经膨胀的液态相第一产物和所述经膨胀的第一经冷却的第一产物，以提供混合的第一产物。
9.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通;
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、第二产物、中间蒸馏物和工艺流体;
压缩所述第一产物的第一部分到第一压力;
压缩所述第一产物的第二部分到第二压力;
从处于第一压力的所述第一产物将热间接地传递到所述中间蒸馏物的至少一部分，以提供经加热的中间蒸馏物和第一经冷却的第一产物;
从处于第二压力的所述第一产物将热间接地传递到所述工艺流体的第一部分，以提供第一经加热的工艺流体和第二经冷却的第一产物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔;
将所述经加热的工艺流体再循环到所述分隔壁塔；
膨胀所述第二经冷却的第一产物以提供气体相的第一产物和液体相的第一产物；
将所述气体相的第一产物与所述处于第一压力的第一产物相结合；
膨胀所述液体相的第一产物；
膨胀所述第一经冷却的第一产物；
将膨胀的所述液体相的第一产物和膨胀的所述第一经冷却的第一产物相结合，以提供混合的第一产物；以及
再循环所述混合的第一产物的第一部分到所述分隔壁塔，并且回收所述混合的第一产物的第二部分作为最终的第一产物。
10.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通;
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、第二产物、中间蒸馏物和工艺流体;
压缩所述第一产物的第一部分到第一压力;
压缩所述第一产物的第二部分到第二压力;
从处于第一压力的所述第一产物将热间接地传递到所述中间蒸馏物的至少一部分，以提供经加热的中间蒸馏物和第一经冷却的第一产物;
从处于第二压力的所述第一产物将热间接地传递到所述工艺流体的第一部分，以提供第一经加热的工艺流体和第二经冷却的第一产物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔;
将所述经加热的工艺流体再循环到所述分隔壁塔；
膨胀所述第二经冷却的第一产物以提供气体相的第一产物和液体相的第一产物；
将所述气体相的第一产物与所述处于第一压力的第一产物相结合；
膨胀所述液体相的第一产物；
膨胀所述第一经冷却的第一产物；
将膨胀的所述液体相的第一产物和膨胀的所述第一经冷却的第一产物相结合，以提供混合的第一产物；以及
通过从所述混合的第一产物将热间接地传递到传热介质来冷却所述混合的第一产物。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其包括从传热介质将热间接地传递到所述工艺流体的第二部分，以提供第二经加热的工艺流体；以及再循环所述第二经加热的工艺流体到所述分隔壁塔。
12.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通;
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、中间蒸馏物和工艺流体;
从所述第一产物将热间接地传递到传热介质以提供经冷却的第一产物;
压缩所述传热介质以提供经压缩的传热介质;
从所述经压缩的传热介质将热间接地传递到所述中间蒸馏物的一部分以提供经加热的中间蒸馏物;
回收所述中间蒸馏物的一部分作为第二产物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔;
膨胀所述经压缩的传热介质以提供所述传热介质; 以及
回收所述工艺流体的至少一部分作为第三产物。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，其包括从第二传热介质将热间接地传递到所述工艺流体的一部分以提供经加热的工艺流体；以及再循环所述经加热的工艺流体到所述分隔壁塔。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，其包括再循环所述经冷却的第一产物的至少一部分到所述分隔壁塔。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传热介质是两相液体和气体混合物。
16.一种用于分离多组分流体的方法，所述方法包括：
将多组分流体引入到分隔壁塔，所述分隔壁塔包括有：
分馏部段，所述分馏部段包括由分隔壁分开的第一分馏区和第二分馏区；
精馏部段，所述精馏部段设置在所述分隔壁塔的第一端部；以及
汽提部段，所述汽提部段设置在所述分隔壁塔的第二端部且设置在所述分馏部段的下方，其中所述多组分流体被引入到所述第一分馏区，所述精馏部段、所述分馏部段和所述汽提部段彼此流体连通;
在所述分隔壁塔中加热所述多组分流体以提供第一产物、中间蒸馏物和工艺流体;
从所述第一产物将热间接地传递到传热介质以提供经冷却的第一产物;
压缩所述传热介质的一部分到第一压力;
压缩所述传热介质的一部分到第二压力;
从处于第一压力的所述传热介质将热间接地交换到所述中间蒸馏物的至少一部分以提供经加热的中间蒸馏物;
将所述经加热的中间蒸馏物再循环到所述分隔壁塔;
从处于第二压力的所述传热介质将热间接地交换到所述工艺流体的第一部分以提供第一经加热的工艺流体;
将所述经加热的工艺流体再循环到所述分隔壁塔; 以及
回收所述工艺流体的第二部分作为第三产物。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括再循环所述经冷却的第一产物的一部分到所述分隔壁塔。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括在间接地传热之后合并处于第一压力的所述传热介质和处于第二压力的所述传热介质，以提供经混合的传热介质，以及膨胀所述经混合的传热介质，以提供所述传热介质。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括从第二传热介质将热间接地传递到所述工艺流体的第三部分，以提供第二经加热的工艺流体，以及再循环所述第二经加热的工艺流体到所述分隔壁塔。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括再循环所述经冷却的第一产物的至少一部分到所述分隔壁塔。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述中间蒸馏物从所述汽提部段收回。
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