CN104583378B - 用于循环乙二醇物流的方法和设备与生产天然气产物物流的方法 - Google Patents

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Abstract

本文所述方法和设备涉及从含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流和乙二醇回收系统。将含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部。从蒸馏塔上部理论级顶部引出塔顶蒸气物流，和通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出包括再生乙二醇物流的底部物流。经回收的乙二醇物流包含再生乙二醇。此外，第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。从蒸馏塔内上部理论级底部引出液态水侧线物流。

Description

用于循环乙二醇物流的方法和设备与 生产天然气产物物流的方法
技术领域
本发明涉及用于再循环乙二醇物流的方法和设备。在其它方面，本发明涉及生产天然气产物物流的方法。
背景技术
再循环乙二醇通常用于在生产管道中从位于离岸的(矿物)烃储层输送包含烃的天然气、水和溶解盐的混合物至用于处理所述混合物的陆地基或浮式平台上部设施以回收所希望的烃产物的背景下。在管道输送过程中由于改变的物理条件，会有在管道的流体混合物中形成水合物发生堵塞管线的问题。广泛应用于该水合物形成问题的一个解决方法是在海底处将相对低水含量的乙二醇(称为贫乙二醇)加入过程流体中，所述过程流体通常为包含烃的天然气、水和溶解盐的混合物，然后在平台上部设施上从过程流体作为所谓的富乙二醇提取乙二醇。富乙二醇的水含量比贫乙二醇的高。通常选择用于这个目的的乙二醇为单乙二醇(MEG)，在这种情况下贫乙二醇是指贫MEG和富乙二醇是指富MEG。
从操作成本和环境角度来看，应该再循环乙二醇物流。为此，通常再生富MEG以形成贫MEG，然后在生产管线中再用作水合物抑制剂。富MEG通常包含剩余烃、大量水、腐蚀产物、源自烃储层的生产化学品和其它杂质。
源自烃储层的典型其它杂质包括盐和汞。两者可能存在于富MEG物流中。乙二醇的存在被认为增加了元素汞在包含乙二醇的含水相中的溶解度。
Marion Seiersten等在NACE International Corrosion Conferenceand Expo 2010题目为“Development of a simulator for ethylene glycolloops based on solution thermodynamics and particle formationkinetics”的文章No.10131中描述了典型的MEG回路，其中通过管道输送包含天然气的过程物流。将MEG物流在海底注入点注入管道中，和在管道中与包含乙二醇的物流和生产物流混合。通过管道将两者输送至接收设施，其中MEG、地层水和冷凝水与气体和冷凝物分离。加热富MEG和降压以脱除溶解的烃。从那里使富MEG通过预处理至富MEG储存处。使用具有用于蒸发水的锅炉的MEG再浓缩系统、用于脱除盐的闪蒸分离器和用于MEG水分离的塔来回收MEG。已经储存在贫MEG储罐中之后，将经回收的MEG通过注入泵用管道送回海底注入点。从锅炉和塔排出水物流。
如上所描述的典型MEG回路的一个相关问题是排出的水物流可能被汞污染以致于法律规定可能阻止所述水排入环境中。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种循环乙二醇物流的方法，包括:
-从上游位置通过管道输送包含天然气的过程物流至下游位置；
-在注入点将包含乙二醇的物流注入管道中和通过管道与所述过程物流一起输送所述包含乙二醇的物流至所述下游位置；
-在所述下游位置，分离携带所述包含乙二醇的物流的所述过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流，其中从所述含水相回收乙二醇包括通过从所述含水相中的乙二醇脱除水再生乙二醇；和
-输送所述经回收的乙二醇物流至所述注入点和加入被注入的所述包含乙二醇的物流中；
其中再生乙二醇包括：将所述含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部，从蒸馏塔内上部理论级底部引出液态水侧线物流，从蒸馏塔上部理论级顶部引出塔顶蒸气物流，和通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出包括经回收的乙二醇物流的底部物流，其中第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于循环乙二醇物流的设备，包括:
-管道，所述管道从上游位置延伸至下游位置，用于从所述上游位置输送包含天然气的过程物流至所述下游位置；
-注入点，所述注入点用于将包含乙二醇的物流注入所述管道和所述过程物流中；
-入口分离系统，所述入口分离系统在所述下游位置，设置用于接收携带所述包含乙二醇的物流的过程物流和分离携带所述包含乙二醇的物流的过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-乙二醇回收系统，所述乙二醇回收系统包括与所述入口分离系统流体连通的回收系统入口，设置所述乙二醇回收系统用于通过所述回收系统入口接收所述含水相和从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流，所述回收系统还包括用于排出所述经回收的乙二醇物流的回收系统出口，其中所述乙二醇回收系统包括用于从所述含水相的乙二醇中脱除水的乙二醇再生系统；和
-乙二醇注入管线，所述乙二醇注入管线流体连通所述回收系统出口与所述注入点，设置所述乙二醇注入管线以将所述经回收的乙二醇物流从所述乙二醇回收系统输送至所述注入点；
其中所述乙二醇再生系统包括：设置在所述回收系统入口和所述回收系统出口间的第一路径中的蒸馏塔，其中所述蒸馏塔包括构造在重力上高于下部理论级和低于上部理论级的第一中间理论级，所述第一中间理论级、所述上部理论级和所述下部理论级都位于蒸馏塔内，其中所述蒸馏塔包括设置用于从所述回收系统入口接收所述含水相和进料至所述下部理论级顶部的第一进料入口、设置在所述上部理论级底部用于从蒸馏塔引出液态水侧线物流的侧线采出出口、和设置在所述上部理论级顶部用于在高于上部理论级处从蒸馏塔引出塔顶蒸气物流的塔顶蒸气出口，和构造低于下部理论级用于从蒸馏塔引出包括再生乙二醇物流的底部物流的底部出口，由此设置所述回收系统出口与所述底部出口流体连通以从所述底部物流接收所述包含再生乙二醇的经回收的乙二醇物流。
此外，在本发明的另一个方面，提供了一种生产天然气产物物流的方法，包括:
-从上游位置通过管道输送包含天然气的过程物流至下游位置；
-在注入点将包含乙二醇的物流注入管道中和通过管道输送所述包含乙二醇的物流至所述下游位置；
-在所述下游位置，分离携带所述包含乙二醇的物流的所述过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-同时从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流和进一步处理所述天然气相，由此生产天然气产物物流；
-输送所述经回收的乙二醇物流至所述注入点和加入被注入的所述包含乙二醇的物流中；
其中从含水相回收乙二醇包括将所述含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部、从蒸馏塔内上部理论级底部引出液态水侧线物流、从蒸馏塔上部理论级顶部引出塔顶蒸气物流、和通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出包括所述经回收的乙二醇物流的底部物流，其中第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。
附图说明
在下文中，仅通过实例和参考非限定性附图进一步描述本发明，其中:
图1示意性描述了在用于生产天然气产物物流的方法和设备中包括乙二醇回收系统的用于循环乙二醇物流的方法和设备；和
图2示意性给出了形成乙二醇回收系统一部分的蒸馏塔的实例。
具体实施方式
为了本描述的目的，对于管线以及管线中携带的物流分配同一附图标记。相同的附图标记指相似的组件。本领域技术人员将容易理解，尽管本发明是参照一个或多个特定的特征和措施的组合描述的，所述特征和措施中的多数在功能上独立于其它特征和措施，使得它们可以平等地或相似地独立应用在其它实施方案或组合中。
本文描述的方法和设备涉及从含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流和乙二醇回收系统。回收乙二醇包括(合适地在乙二醇再生系统中)通过从存在于含水相中的乙二醇脱除水再生乙二醇。在再生过程和/或再生系统中，将含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部。将塔顶蒸气物流从蒸馏塔上部理论级顶部引出，和将包括再生乙二醇物流的底部物流通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出。此外，第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。将液态水侧线物流从蒸馏塔内上部理论级底部引出。
再生乙二醇的水含量比进料至蒸馏塔内的含水相的要低。塔顶蒸气物流可包含被挥发性杂质污染的蒸气相中的水。相比于塔顶蒸气物流，液态水侧线物流包含的水挥发性杂质相对较少。例如，在含水相包含元素汞的情况下，已经发现液态水侧线物流可能足够贫含汞而可在环境中被处理。有利地，无需沉淀或絮凝剂，或不用在通过向含水物流中加入汞沉淀剂脱除汞的方法中通常所需的用于从含水相脱除沉淀物和絮凝物的设备。
因此，所建议的在回收乙二醇的过程中再生乙二醇能够再生乙二醇和产生液态水物流，该液态水物流中乙二醇和杂质如汞足够少而可在环境中被处理。有利地，使用单个蒸馏塔可实现这一切。
本发明的某些方面涉及乙二醇再生系统和从包含乙二醇的含水相再生乙二醇的方法。在这些方面的一些中，提供了包括蒸馏塔的乙二醇再生系统，所述蒸馏塔包括构造在重力上高于下部理论级和低于上部理论级的第一中间理论级，所述第一中间理论级、所述上部理论级和所述下部理论级都位于蒸馏塔内，其中所述蒸馏塔包括设置用于从所述回收系统入口接收所述含水相和进料至所述下部理论级顶部的第一进料入口、设置在所述上部理论级底部用于从蒸馏塔引出液态水侧线物流的侧线采出出口和设置在所述上部理论级顶部用于在高于上部理论级处从蒸馏塔引出塔顶蒸气物流的塔顶蒸气出口和构造低于下部理论级用于从蒸馏塔引出包括再生乙二醇物流的底部物流的底部出口。可以在覆盖更广的乙二醇回收系统中在回收系统入口和回收系统出口之间的第一路径中设置所述蒸馏塔和所述再生系统，由此提供含水相通过回收系统入口和由此设置所述回收系统出口与所述底部出口流体连通以从所述底部物流接收至少所述包含再生乙二醇的经回收的乙二醇物流。
乙二醇的适合实例包括单乙二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)和三乙二醇(TEG)。为了抑制管道中水合物的目的，在这些中MEG倾向于是最常用的选择。
本文公开的方法和设备不仅用于其中空间场所缺乏且昂贵的离岸环境，也可以用于岸上环境。在本说明书的上下文中，术语“地下地层”指可位于离岸或岸上的地层。
然而，由于实施本发明需要相对小的空间场所，因此特别适合应用于离岸设备，包括应用于浮式气体处理设备如浮式天然气液化装置。
本文所用的术语“理论级”是通常用于蒸馏领域表示蒸馏塔内汽相和液相彼此建立相平衡的区域或级的术语。“理论级”有时也称为“平衡级”、“理想级”或“理论塔板”。在存在于工业规模蒸馏塔中的汽相和液相之间提供良好接触的任何物理装置(包括塔板和填料)均构成“塔板”。因为真实的物理塔板很难为100％的有效平衡级，实际塔板数要大于所需要的理论塔板数。
现在转到图1，其中描述了用于循环乙二醇物流的设备。管道10从上游位置A延伸至下游位置B，用于从上游位置A输送包含天然气的过程物流11至下游位置B。管道的上游端12在上游位置A，和下游端14在下游位置B。通常，管道10通过它的上游端12与烃生产井5流体连通。
在上游位置A提供用于将包含乙二醇的物流注入管道10和其中输送的过程物流11中的注入点20。在图1中，注入点20示意性地表示在管道10中它的上游端12和下游端14之间，但这不是本发明的必须条件。它可以位于上游端12的上游，如在烃生产井5和管道10的上游端12之间的连接15中。
上游位置A通常处于离岸位置，但这不是本发明的必须条件。然而，在许多实践应用中，当从离岸位置通过水下管道输送包含天然气和水的过程物流时希望注入乙二醇。下游位置B可以如通常情况一样在岸上，或是离岸的，在烃处理平台如浮式生产、储存和卸载装置上。在上游位置A和下游位置B之间通常为运输区域C，其中基本上从上游位置A输送过程物流11至下游位置B。在另一个方面，从下游位置B输送经回收的乙二醇物流50通过运输区域C至上游位置A。
在下游位置B提供入口分离系统30。管道10通过它的下游端14连接至入口分离器30。设置入口分离系统30用于接收携带注入的包含乙二醇的物流的过程物流，和分离携带包含乙二醇的物流的过程物流为至少含水相40和天然气相60。含水相40包含源自包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇。天然气相不必完全由天然气组成，但它包含过程物流的至少部分天然气。
入口分离系统对于本领域技术人员是已知的。作为非限制实例，图1的入口分离系统30包括三相分离器形式的高压分离器31和低压分离器37。高压分离器31流体连通至烃冷凝物排出管线32、高压含水相排出管线33和高压气相排出管线34。低压分离器分别通过任选的加热器35和减压阀36连接至高压含水相排出管线33。在低压分离器37中，高压含水相33分为含水相、低压气相和低压冷凝物相，它们均从低压分离器37排出。为此目的，低压分离器连接至低压冷凝物相排出管线38、低压气相排出管线39和低压含水相排出管线40。
入口分离系统30的含水相40从低压分离器37引出。如虚线所示，高压气相排出管线34和/或低压气相排出管线39可以连接至天然气相管线60以输送天然气相至天然气处理系统200。根据需要可以插入压力调节设备如减压阀、膨胀涡轮和压缩机以调节高压气相和/或低压气相的压力以获得目标天然气处理压力。优选地，高压气相排出管线34连接至天然气相管线60，因为这样最优利用了管道10中已可获得的压力。
高压分离器31通常可以在40-100bara如约70bara的压力下操作，和低压分离器通常可以在10-40bara如约25bara的压力下操作。这些压力只是实例，和不限制本发明。
在下游位置B还提供乙二醇回收系统100。乙二醇回收系统100包括与入口分离系统30流体连通的回收系统入口105。设置乙二醇回收系统100用于通过回收系统入口105接收含水相40，和进一步从含水相40回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流50。回收系统100还包括用于排出经回收的乙二醇物流50的回收系统出口107。路径102连接回收系统出口107与回收系统入口105。根据需要，可以在路径102中构造各种类型设备的装置和组件用于回收乙二醇，包括乙二醇再生系统103，其中水从乙二醇脱除，和可能包括一个或多个如下装置：预处理装置、盐脱除装置、盐回收装置、酸注入装置、冷却器和过滤器。
可以利用参照图1所描述的设备循环乙二醇物流：从在上游位置A的开始点通过运输区域C至下游位置B，其中作为富乙二醇物流到达；通过再生过程，其中再生富乙二醇物流以形成贫乙二醇物流；和以贫乙二醇物流形式从下游位置B通过运输区域C至返回上游位置A的开始点。
如所希望的，可以在乙二醇循环回路中提供乙二醇储存设备(未显示)。通常，可以提供富乙二醇储罐以在乙二醇回收系统100的上游在下游位置B暂时储存含水相40。此外，在输送至上游位置A之前，可以提供贫乙二醇储罐以在下游位置B暂时储存经回收的乙二醇物流50。
仍参照图1，可以提供任选的天然气处理系统200，与入口分离系统30流体连通。适当设置该天然气处理系统200用于通过处理系统入口205接收天然气相60，和进一步处理进来的天然气相60以形成天然气产物物流90。天然气处理系统200因此还可以包括用于排出天然气产物物流90的处理系统出口207。
各种类型的天然气处理系统对于本领域技术人员是已知的和对适合类型具体选择取决于需求和要求。例如，天然气处理系统200可以包括在处理系统入口205和处理系统出口207之间延伸的天然气处理路径202中的一个或多个气体处理装置，它们选自：达到露点装置、脱水装置、酸性气体脱除装置、汞脱除装置、天然气液体提取装置、冷却装置、液化装置、氮脱除装置和氦脱除装置。
在操作过程中，从烃生产井5输送包含天然气的过程物流11通过连接15从上游位置A通过管道10至下游位置B。在注入点20将包含乙二醇的物流注入管道10中，和通过管道10与过程物流11一起输送至下游位置B。在下游位置，分离携带包含乙二醇的物流的过程物流11为至少含水相40和天然气相60，含水相40包含源自包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇。天然气相60包含过程物流11的至少部分天然气。从含水相40回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流50。
在乙二醇注入管线中输送经回收的乙二醇50，所述乙二醇注入管线流体连通在下游位置B的回收系统出口107与在上游位置A的注入点20。设置乙二醇注入管线用于从乙二醇回收系统100输送经回收的乙二醇物流50至注入点20。因此，输送经回收的乙二醇物流50至注入点20和加入被注入的包含乙二醇的物流中。
同时，可以在任选的天然气处理系统200中进一步处理天然气相60，由此生产天然气产物物流90。这种进一步处理天然气相60可以包括使至少部分天然气相60经历一个或多个气体处理步骤，所述气体处理步骤选自：达到露点、脱水、脱除酸性气体、脱除汞、提取天然气液体、冷却、液化、脱除氮和脱除氦。各种处理步骤和装置对于本领域技术人员是已知的和本文不需进一步解释。
现在转至图2，其中所示的蒸馏塔130形成乙二醇回收系统100内的再生系统103的一部分。在蒸馏塔130内构造气-液接触设备，通常为塔板或填料(规整填料或非规整填料)形式，以形成多个理论级131。在图中，给出了上部理论级131U、下部理论级131L、第一中间理论级131M1和任选的第二(231M2)、第三(231M3)和第四(231M4)理论级。构造第一中间理论级131M1在重力上高于下部理论级131L和低于上部理论级131U。如果提供，第二中间理论级131M2位于蒸馏塔130内，在重力上高于下部理论级131L和低于第一中间理论级131M1。在第一中间理论级131M1和上部理论级131U之间和/或在第一中间理论级131M1和下部理论级131L之间可以提供任何数量的进一步理论级。在所示的实例中，在任选的第二中间理论级131M2和下部理论级131U之间构造第三和第四中间理论级，但这不是本发明的必要条件。
通过路径102与回收系统入口105连通的进料管线110通过第一进料入口132、优选在对应下部理论级131L顶部的位置连接至蒸馏塔130。
在上部理论级131U底部设置连接至侧线采出出口133的液体采出塔板(未显示)，用于从蒸馏塔130引出液态水侧线物流至水采出管线140中。液体采出塔板可以是完全液体采出塔板或部分液体采出塔板。
在上部理论级131U顶部设置塔顶蒸气出口134，用于从蒸馏塔130高于上部理论级131U处引出塔顶蒸气物流至塔顶蒸气管线150中。
在低于下部理论级131L处构造底部出口135，用于从蒸馏塔130引出包括再生乙二醇物流的底部物流。通常再生乙二醇物流的水含量比进料管线110中的含水相低。可以将再生乙二醇物流引入乙二醇排出管线160，用于任选的进一步处理以最终变成经回收的乙二醇物流。设置回收系统出口107通过乙二醇排出管线160与底部出口135流体连通，以接收至少包含底部物流的再生乙二醇的经回收的乙二醇物流。
适合地，在进料管线110中构造一个或多个进料换热器以在进料至蒸馏塔130之前预热含水相。在如图2所述的非限制实例中，以第一流出物-进料换热器112和第二流出物-进料换热器114的形式提供了一个或多个进料换热器，由此在回收系统入口105和第二流出物-进料换热器114之间的进料管线110中构造第一流出物-进料换热器112和由此在第一流出物-进料换热器112和进入蒸馏塔130的第一进料入口132之间构造第二流出物-进料换热器114。
在优选的实施方案中，在塔顶蒸气管线150中提供塔顶冷凝器155和通过塔顶蒸气出口134与蒸馏塔130流体连通。设置塔顶冷凝器155以通过至少部分冷凝从蒸馏塔130抽取的塔顶蒸气物流以形成塔顶冷凝相。可以以塔顶换热器的形式提供塔顶冷凝器155。用于这个目的的适合类型换热器包括任选在冷箱中的管壳式换热器或套管式换热器，但优选板式换热器如板翅式换热器和/或印刷电路板式换热器。
塔顶分离器157流体连通至塔顶冷凝器155，和设置用于接收在塔顶冷凝器155中产生的塔顶冷凝相。塔顶分离器157可以连接至被污染物流导管70用于排出被污染物流。塔顶分离器157和塔顶冷凝器155一起形成了汞浓缩器的适合实施方案，构造所述汞浓缩器以形成相对于塔顶蒸气管线150中塔顶蒸气物流的汞浓度具有增加的汞浓度的被污染物流。也可以从塔顶分离器157排出包含相对高的冷凝烃量的第二被污染物流(未显示)。
可以以三相分离器的形式提供塔顶分离器157，除了液相中的被污染物流和残余物流，允许废气作为单独的物流排出。替代地，或除了被污染物流导管70以外，可从塔顶分离器157以蒸气形式与废气一起引出被污染物流。这种替代选择在图2中通过被污染蒸气物流出口管线70′表示。这种被污染蒸气物流70′除了汞蒸气通常还包含其它蒸气，还可能包含轻烃。
被污染蒸气物流70′可以通过本领域已知的汞吸收装置以从被污染蒸气物流70′脱除汞。建议在塔顶冷凝器155中产生的塔顶冷凝相温度下应用示踪，以避免在被污染蒸气导管70′和它的下游流动管线中汞冷凝。当已经脱除汞时，可以任何适合的方式处理被污染蒸气物流70′。
例如，可以通过火炬燃烧和/或直接释放到大气中处理被污染蒸气物流70′。可以恰在火炬或释放喷嘴之前提供排水系统作为最后的防御措施以确保无冷凝汞可以释放到大气中。在火炬燃烧的情况下，可以在火炬气分液罐中提供排水系统，如以其中提供的额外导管空间形式提供。
具体在天然气处理系统200包括汞脱除装置如使用汞吸收装置的情况下，可以将被污染蒸气物流70′加入天然气相60中以与天然气相60一起被处理。适合地，这可通过高压分离器31或低压分离器37进行。以这种方式，天然气处理系统200中的汞脱除步骤有利地用于从天然气相60和被污染蒸气物流70′两者中脱除汞。
残余物流导管170流体连通至塔顶分离器157，用于从塔顶分离器157排出残余物流。残余物流导管170与被污染物流导管70分开，和残余物流理想地包含水。残余导管170任选通过顶部回流入口136与蒸馏塔131流体连通。适合地，在上部理论级131U顶部构造顶部回流入口136。可以在残余导管170中构造任选的回流泵(未显示)以辅助残余物流流入蒸馏塔130中。
替代或优选除了如上所描述的塔顶冷凝器155以外，可以提供加热器162以向蒸馏塔130加热。可利用低压蒸汽适合地操作加热器。适合地，可以以构造用于加热底部物流再沸部分的底部物流再沸器形式提供加热器162。加热器162在蒸馏塔130的内部或外部。在图2中描述的特定非限制实例描述了在蒸馏塔130外部的加热器162，所述加热器162通过由再沸入口137将加热的底部物流再沸部分排入蒸馏塔130中而向蒸馏塔130加热。适合地，构造再沸入口低于第一中间理论级131M1，优选低于在蒸馏塔130内构造的任何中间理论级。在一个实施方案中，可以以垂直管壳式换热器的形式适合地提供外部换热器，但也可以使用其它类型的换热器和配置。例如，替代循环换热器，其中图2的垂直管壳式换热器是一个实例，可以使用釜。优选地，设置加热器162用于在低于第一中间理论级131M1处向蒸馏塔130加热。
利用加热器162，蒸馏塔130可以基本上起到锅炉作用以从乙二醇中蒸发水，和同时作为蒸汽汽提塔在从蒸馏塔130在水采出管线140中采出水之前从中脱除杂质。为进一步促进蒸馏效率和允许控制液态水侧线物流中的乙二醇量，任选的侧线物流返回管线142可以连接至侧线采出出口133，例如通过在水采出管线140中的T型接头144，和连接至侧线回流入口138以作为侧线回流物流将部分液态水侧线物流返回至蒸馏塔130。可以在任选的侧线物流返回管线142中构造任选的侧线回流泵(未显示)。在低于上部理论级131U底部的位置在蒸馏塔130中构造侧线回流入口138。替代T型接头和侧线回流入口138，可以在蒸馏塔130中使用部分液体采出塔板。
如果蒸馏塔130还包括高于下部理论级131L和低于第一中间理论级131M1的第二中间理论级131M2，则在第二中间理论级131M2顶部低于第一中间理论级131M1适合地构造侧线回流入口138。
水采出管线140可以进一步连接至处理区域。在优选实施方案中，水采出管线140可以通过第一流出物-进料换热器112。乙二醇排出管线160连接至回收系统出口107和通过回收系统出口107从乙二醇回收系统100排出。在另一个优选实施方案中，除了或替代水采出管线140通过第一流出物-进料换热器112，乙二醇排出管线可以通过第二流出物-进料换热器114，第二流出物-进料换热器114设置在底部出口135和乙二醇回收系统出口107之间。
仍参考图2，在操作过程中，从含水相回收乙二醇包括将含水相进料至蒸馏塔130中下部理论级131L顶部。蒸馏塔中的压力可以为1.1-10bara，优选1.1-5bara，更优选1.1-2.7bara。优选较低的压力，以允许在低于被回收的乙二醇的降解温度的温度下操作蒸馏塔130，这提供了再利用经回收的乙二醇的可能性。
通过塔顶蒸气出口134从蒸馏塔130引出塔顶蒸气物流，同时通过底部出口135从蒸馏塔130引出包括再生乙二醇物流的底部物流。在通过回收系统出口107以经回收的乙二醇的形式从乙二醇回收系统100排出再生乙二醇之前，可以利用再生乙二醇中包含的过量热加热进料管线110中的含水相，例如通过使再生乙二醇通过第二流出物-进料换热器114进行。
通过水采出管线140从蒸馏塔130中上部理论级131U底部引出液态水侧线物流。液态水可以足够干净以通过向环境排放进行处理。在处理之前，可以利用液态水中包含的任何过量热加热进料管线110中的含水相，例如通过使液态水通过第一流出物-进料换热器112进行。
如果提供塔顶冷凝器155，塔顶蒸气物流可以至少部分或全部在塔顶冷凝器155中冷凝以形成塔顶冷凝相。在冷凝过程中，可以通过利用从环境引出的物流如环境空气物流或优选优选从海或湖引出的水物流进行冷却而提取热。从塔顶冷凝器155排出的塔顶冷凝相温度可以为5-70℃，优选5-50℃，和优选低于35℃以最小化被污染蒸气物流70′中元素汞的分配。使用环境、特别是环境空气或环境(海)水冷却，通常可以实现低于35℃的温度。
然后将塔顶冷凝相进料至任选的塔顶分离器157，和从塔顶分离器157脱除包含杂质的被污染物流。此外，通过残余物流导管170从塔顶分离器157引出残余物流。
通过被污染物流导管70从塔顶分离器157以全液相脱除被污染物流。可以连续或间隔一段时间间歇脱除被污染物流。特别地，如果产生的液体量相对低，被污染物流可以在导管空间中积累和定期如在维修转换期间排出。
替代地，可以通过被污染蒸气物流出口管线70′以蒸气形式从塔顶分离器157引出被污染物流。通过控制从塔顶冷凝器155排出的塔顶冷凝相温度可以影响液相被污染物流70和被污染蒸气物流70′之间的杂质分配。
残余物流与被污染物流分开，和包含的杂质比被污染物流导管70中被污染物流少。残余物流170优选包含水，优选由至少90％的水组成。适合地将至少部分残余物流、优选所有残余物流返回至蒸馏塔130和作为回流物流进料至蒸馏塔130。用于将回流物流进料至蒸馏塔130的适合位置在上部理论级131U顶部。
替代回流物流或优选除了在前面段落中描述的回流物流之外，部分液态水侧线物流可以作为侧线回流物流返回至蒸馏塔130。适合地，通过侧线回流入口138将该侧线回流物流进料至蒸馏塔130。适合地，在蒸馏塔130中低于上部理论级131U底部的位置，将该侧线回流物流进料至蒸馏塔130。如果蒸馏塔130还包括第二中间理论级131M2(在重力上高于下部理论级131L和低于第一中间理论级131M1)，可优选在第二中间理论级131M2顶部将侧线回流物流进料至蒸馏塔130。侧线回流物流有助于控制随水采出管线140中的液态水侧线物流一起从蒸馏塔130脱除的乙二醇量。
优选地，在低于第一中间理论级131M1处向蒸馏塔130加热。这有助于从乙二醇中蒸发水。此外，如果含水相包含相对挥发性杂质如溶解的元素汞，加热有助于将挥发性杂质引入蒸气相，从而最终通过塔顶蒸气管线150随塔顶蒸气一起脱除。加热可以包括加热至少部分底部物流，由此提供底部物流的再沸部分和将底部物流的再沸部分在低于第一中间理论级131M1处进料至蒸馏塔130中。优选地，底部物流的再沸部分包含蒸气。它可以适合地由液体和蒸气的混合物组成。底部物流再沸部分的温度可以为110-230℃，优选110-180℃，更优选110-165℃，最优选110-150℃。在乙二醇为MEG的情况下，建议温度为110-165℃，优选110-150℃，以确保MEG不被加热至高于它的降解温度。
在天然气生产和处理领域中在许多情况下常见的杂质可能由元素汞形成，因为据认为存在于含水相中的乙二醇增加了元素汞在含水相中的溶解度。在这种情况下，被污染物流基本上由、优选由液态元素汞组成。
在如上所述的乙二醇回收方法和设备中的乙二醇再生能够产生在小于10ppbwt(十亿分之重量份)汞和小于1000ppbwt乙二醇的规格内的液态水侧线物流。
已经在如上所述的方法和设备中进行了乙二醇再生模型模拟，脱除了元素汞，使用了图2中所示的蒸馏塔构造。设置理论级数为6,不包括在塔顶冷凝器155和加热器162处的理论级。塔顶分离器157为三相分离器，和用作收集器以分离液态汞与残余物流(主要为水)和废气。由塔顶分离器157的残余物流导管170中的所有残余物流组成的回流物流通过在上部理论级131U顶部构造的顶部回流入口136进料至蒸馏塔130。采出水从设置在上部理论级131U底部的侧线采出出口133引出，和作为侧线回流部分返回至所述理论级下方。在加热器162之前，乙二醇物流从再沸器循环流引出。
在模拟中，将进料管线110的含水相以18.81kg/s的流量、在泡点下(在150kPa压力和106.6℃下)、在高于下部理论级131L(在这个实例中为第六理论级)处注入蒸馏塔130中。含水相包含53wt％的MEG和51ppbwt的元素汞。将底部物流的再沸部分维持在138.8℃(高于110和低于140℃)。对于循环流量约240kg/s，加热器162的负荷为18.68MW。进料回蒸馏塔130的底部物流的再沸部分由约96.5wt％液体和约3.5wt％蒸气的混合相组成。塔顶冷凝器155的负荷为16.96MW和离开塔顶冷凝器155的塔顶冷凝相的出口温度设置为30℃。通过乙二醇排出管线160从蒸馏过程脱除流量为12.45kg/s的具有80wt％MEG纯度的贫MEG。侧线回流物流的流量为1.4kg/s。
脱除的物流中汞的分布如下：被污染物流导管70中54％；被污染蒸气物流出口管线70′中17％；乙二醇排出管线160内的贫MEG中29％；和水采出管线140内的液态水中0％；总计为100％的汞。可以看出，除了液态水侧线物流，所述方法和设备有效引导物流中的汞。
液态水侧线物流中汞量为0.0117ppbwt和MEG量为519ppbwt。
通过调节侧线回流物流的流量，可以独立于或至少在实践上独立于液态水物流的汞量调节液态水物流中的MEG量。这一点已经通过降低侧线回流物流的流量至1.185kg/s而剩余参数基本不变得到证实。模型模拟得到998ppbwt的MEG量而(元素)汞量为0.0118ppbwt，其在模拟的计算误差内并与利用侧线回流物流1.4kg/s流量时相同。
通过调节离开塔顶冷凝器155的塔顶冷凝相温度(“冷凝器温度”)可以影响在被污染物流70和被污染蒸气物流70′之间汞的分配。下表1给出了汞在被污染物流导管70、被污染蒸气物流出口管线70′、乙二醇排出管线160和水采出管线140中分布的模拟结果
表1
可以看出，液态水中汞浓度没有变化和至少对于冷凝器温度30-60℃仍然是可忽略的。当冷凝器温度升至50℃以上时，不会从塔顶分离器157引出液态汞。因此，通过设置冷凝器温度量，可以控制允许分配到被污染蒸气物流70′中的汞量以满足可接受的水平。
至此结束了模型模拟的描述。
上述方法和设备可以用于生产天然气产物物流的方法。这种方法包括：
-从上游位置A通过管道10输送包含天然气的过程物流11至下游位置B；
-在注入点20将包含乙二醇的物流注入管道10中和通过管道输送包含乙二醇的物流至所述下游位置B；
-在所述下游位置B，分离携带包含乙二醇的物流的过程物流11为至少含水相40和天然气相60。
同时，如上文所述从含水相40回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流50，进一步处理天然气相60，由此生产天然气产物物流90。如上文所述，将经回收的乙二醇物流50输送至注入点20和加入被注入的包含乙二醇的物流中。
进一步处理天然气相60可以包括使至少部分天然气相60经历一个或多个气体处理步骤，所述气体处理步骤选自：达到露点、脱水、脱除酸性气体、脱除汞、提取天然气液体、冷却、液化、脱除氮和脱除氦。
如果天然气处理系统200包括至少在它的天然气处理路径202中的液化装置和/或进一步处理天然气相60包括至少液化步骤，可以以液化天然气物流的形式生产天然气产物物流，它可以储存在低温下(通常在1.2bara或更低的接近大气条件下低于约-160℃)和通过邮轮大批量装船运输。
天然气处理系统200与乙二醇回收系统一起和任选与入口分离系统一起可以全部在单个浮式平台如包括一个或多个储罐的浮式容器上提供。可以在天然气处理系统200下游提供一个或多个储罐，和设置用于接收和储存天然气产物物流直到它可以卸载。
在如上所述的方法和设备中，如果下游位置B是离岸的，则允许较小设备的任何实施方案都是特别有利的，这是因为用于处理设备的离岸空间相对缺乏和增加成本较高。
本领域技术人员将理解可以在不偏离所附权利要求的范围的情况下以多种不同方式实施本发明。

Claims (25)

1.一种循环乙二醇物流的方法，包括:
-从上游位置通过管道输送包含天然气的过程物流至下游位置；
-在注入点将包含乙二醇的物流注入管道中和通过管道与所述过程物流一起输送所述包含乙二醇的物流至所述下游位置；
-在所述下游位置，分离携带所述包含乙二醇的物流的所述过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流，其中从所述含水相回收乙二醇包括通过从所述含水相中的乙二醇脱除水再生乙二醇；和
-输送所述经回收的乙二醇物流至所述注入点和加入被注入的所述包含乙二醇的物流中；
其中再生乙二醇包括：将所述含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部，从蒸馏塔内上部理论级底部引出液态水侧线物流，从蒸馏塔上部理论级顶部引出塔顶蒸气物流，和通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出包括经回收的乙二醇物流的底部物流，其中第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。
2.权利要求1的方法，还包括:
-至少部分冷凝所述塔顶蒸气物流以形成塔顶冷凝相；
-将所述塔顶冷凝相进料至塔顶分离器；
-从所述塔顶分离器脱除包含杂质的被污染物流；
-从所述塔顶分离器引出残余物流，其中残余物流与所述被污染物流分离和包含少于所述被污染物流的杂质。
3.权利要求2的方法，还包括:
-将至少部分所述残余物流作为回流物流进料至蒸馏塔。
4.权利要求3的方法，其中将至少部分所述残余物流在上部理论级顶部进料至蒸馏塔。
5.权利要求2-4任一项的方法，其中所述杂质为元素汞。
6.权利要求5的方法，其中所述被污染物流由液态元素汞组成。
7.权利要求2-4任一项的方法，其中所述被污染物流以蒸气形式从塔顶分离器脱除和通过汞脱除步骤。
8.前述权利要求1-4任一项的方法，还包括在低于第一中间理论级处向蒸馏塔加热。
9.权利要求8的方法，其中所述加热包括加热至少部分所述底部物流，由此提供所述底部物流的再沸部分和将所述底部物流的再沸部分在低于第一中间理论级处进料至蒸馏塔中。
10.权利要求1-4任一项的方法，其中将部分液态水侧线物流作为侧线回流物流返回蒸馏塔至蒸馏塔中低于上部理论级底部的位置。
11.权利要求10的方法，其中所述蒸馏塔还包括位于蒸馏塔内的第二中间理论级，它在重力上高于下部理论级和低于第一中间理论级，其中将所述侧线回流物流在第二中间理论级的顶部进料至蒸馏塔中。
12.权利要求2-4任一项的方法，其中塔顶冷凝相的温度为5-70℃。
13.权利要求12的方法，其中塔顶冷凝相的温度为5-50℃。
14.权利要求13的方法，其中塔顶冷凝相的温度为5℃至低于35℃。
15.权利要求2-4任一项的方法，其中塔顶冷凝相使用环境进行冷却。
16.一种用于循环乙二醇物流的设备，包括:
-管道，所述管道从上游位置延伸至下游位置，用于从所述上游位置输送包含天然气的过程物流至所述下游位置；
-注入点，所述注入点用于将包含乙二醇的物流注入所述管道和所述过程物流中；
-入口分离系统，所述入口分离系统在所述下游位置，设置用于接收携带所述包含乙二醇的物流的过程物流和分离携带所述包含乙二醇的物流的过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-乙二醇回收系统，所述乙二醇回收系统包括与所述入口分离系统流体连通的回收系统入口，设置所述乙二醇回收系统用于通过所述回收系统入口接收所述含水相和从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流，所述回收系统还包括用于排出所述经回收的乙二醇物流的回收系统出口，其中所述乙二醇回收系统包括用于从所述含水相的乙二醇中脱除水的乙二醇再生系统；和
-乙二醇注入管线，所述乙二醇注入管线流体连通所述回收系统出口与所述注入点，设置所述乙二醇注入管线以将所述经回收的乙二醇物流从所述乙二醇回收系统输送至所述注入点；
其中所述乙二醇再生系统包括：设置在所述回收系统入口和所述回收系统出口间的第一路径中的蒸馏塔，其中所述蒸馏塔包括构造在重力上高于下部理论级和低于上部理论级的第一中间理论级，所述第一中间理论级、所述上部理论级和所述下部理论级都位于蒸馏塔内，其中所述蒸馏塔包括设置用于从所述回收系统入口接收所述含水相和进料至所述下部理论级顶部的第一进料入口、设置在所述上部理论级底部用于从蒸馏塔引出液态水侧线物流的侧线采出出口、和设置在所述上部理论级顶部用于在高于上部理论级处从蒸馏塔引出塔顶蒸气物流的塔顶蒸气出口，和构造低于下部理论级用于从蒸馏塔引出包括再生乙二醇物流的底部物流的底部出口，由此设置所述回收系统出口与所述底部出口流体连通以从所述底部物流接收所述包含再生乙二醇的经回收的乙二醇物流。
17.权利要求16的设备，还包括:
-塔顶冷凝器，所述塔顶冷凝器通过所述塔顶蒸气出口与蒸馏塔流体连通和设置用于通过至少部分冷凝从蒸馏塔抽取的塔顶蒸气物流以形成塔顶冷凝相；
-塔顶分离器，所述塔顶分离器流体连通至所述塔顶冷凝器和设置用于接收所述塔顶冷凝相，所述塔顶分离器连接至被污染物流导管用于排出被污染物流；
-残余物流导管，所述残余物流导管流体连通至所述塔顶分离器用于从所述塔顶分离器排出残余物流，其中所述残余物流导管与被污染物流导管分开。
18.权利要求17的设备，其中所述残余物流导管与蒸馏塔流体连通，以将至少部分所述残余物流作为回流物流进料至蒸馏塔。
19.权利要求18的设备，其中所述残余物流导管在所述上部理论级顶部处与蒸馏塔流体连通。
20.权利要求16-19任一项的设备，还包括加热器，其中设置所述加热器以在低于第一中间理论级处向蒸馏塔加热。
21.权利要求20的设备，其中所述加热器为底部物流再沸器的形式。
22.权利要求16-19任一项的设备，还包括侧线物流返回管线，所述侧线物流返回管线连接至所述侧线采出出口以将部分所述液态水侧线物流作为侧线回流物流返回蒸馏塔至蒸馏塔内低于上部理论级底部的位置。
23.权利要求22的设备，其中所述蒸馏塔还包括位于蒸馏塔内在重力上高于下部理论级和低于第一中间理论级的第二中间理论级，其中所述侧线物流返回管线在所述第二中间理论级顶部进料至蒸馏塔中。
24.一种生产天然气产物物流的方法，包括:
-从上游位置通过管道输送包含天然气的过程物流至下游位置；
-在注入点将包含乙二醇的物流注入管道中和通过管道输送所述包含乙二醇的物流至所述下游位置；
-在所述下游位置，分离携带所述包含乙二醇的物流的所述过程物流为至少含水相和天然气相，所述含水相包含源自所述包含乙二醇的物流的至少部分乙二醇和所述天然气相包含来自所述过程物流的至少部分天然气；
-同时从所述含水相回收乙二醇以形成经回收的乙二醇物流和进一步处理所述天然气相，由此生产天然气产物物流；
-输送所述经回收的乙二醇物流至所述注入点和加入被注入的所述包含乙二醇的物流中；
其中从含水相回收乙二醇包括将所述含水相进料至蒸馏塔内下部理论级顶部、从蒸馏塔内上部理论级底部引出液态水侧线物流、从蒸馏塔上部理论级顶部引出塔顶蒸气物流、和通过构造低于下部理论级的底部出口从蒸馏塔引出包括所述经回收的乙二醇物流的底部物流，其中第一中间理论级位于蒸馏塔内，在重力上高于下部理论级和低于上部理论级。
25.权利要求24的方法，其中进一步处理所述天然气相包括使至少部分所述天然气相经历一个或多个气体处理步骤，所述气体处理步骤选自：达到露点、脱水、脱除酸性气体、脱除汞、提取天然气液体、冷却、液化、脱除氮和脱除氦。
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