CN110537066B - 从天然气流中分离天然气液体和氮的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于从天然气供给流中去除氮并产生高压甲烷产物流和NGL产物流的系统和方法，其中在NGL产物流中回收供给流中的至少90％、并优选至少95％的乙烷。本发明的系统和方法特别适用于超过5MMSCFD、最高达300MMSCFD并且含有约5％至80％的氮的供给流。该系统和方法优选地结合使用各种处理流与高压精馏塔之间的战略热交换以及使氮排出单元供给流的全部或一部分变向以可选地绕过氮分馏柱的能力，从而降低资金成本和操作费用。

Description

从天然气流中分离天然气液体和氮的系统和方法
技术领域
本发明涉及从原始天然气流中分离天然气液体(NGL)组分和氮的系统和方法。该系统和方法特别适用于可能存在宽范围的入口氮浓度并且期望高效NGL提取的应用。该系统和方法还特别适用于500万立方英尺每天(MMSCFD)至300MMSCFD的入口气流体积，氮浓度为5至80％，NGL含量为0至8加仑(乙烷加)每1000MSCFD的进气。
背景技术
在世界上的几个地区生产的天然气含有杂质，这些杂质使得天然气流如果不经处理以去除这些杂质中的至少一些就无法进行销售。通常，这些气流可能含有过量的水、H2S、CO2、天然气液体(通常称为NGL，其通常包括乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和其他天然汽油组分)和氮(其可能是天然存在的或可能已经作为强化回收操作的一部分而被注入到储层中。存在许多已知的用于去除H2S和CO2的方法，包括使用化学或物理溶剂。还存在已知的用于从天然气流中去除水的方法，包括使用乙二醇基吸收剂或通过分子筛方法。通过美国和世界其他地方的商业管道传输的天然气必须符合污染物的管道规范，其中只有仅包含有限量的NGL组分和氮，才能满足商业天然气的标准。输送管道通常不接受含有超过4摩尔百分比惰性物质(诸如氮)的天然气。处理天然气来去除杂质以满足管道规范的标准现有技术工业方法如下：(1)去除H2S和CO2杂质；(2)去除过量的水蒸气；(3)去除NGL组分(可以被回收并作为NGL产物流出售)；(4)重新压缩NGL去除下游和氮去除上游的气流；(5)去除氮组分。典型的现有技术系统通过利用膨胀器技术将氮去除/排出处理上游的入口压力从大约800psig降低到接近300psig的压力水平来提取NGL组分(步骤3)。大多数现有技术的氮排出系统需要约500psig或更高的压力来有效操作。由于从NGL处理供给到NRU处理的气体的压力仅为约300psig，所以在进料到除氮柱之前必须将其重新压缩(步骤4)。另外，含有较高量的一种或多种杂质(诸如氮)的销售气流可以与含有较少杂质的其他销售气流混合/掺混或稀释，以达到所需的氮规范。
还存在若干种已知的氮去除方法，诸如，包括两个低温分馏柱的氮排出单元或NRU(如在美国专利第4,451,275号和第4,609,390号中所述的)，或者包括单个分馏柱的氮排出单元或NRU(如在美国专利第5,141,544号、第5,257,505号和第5,375,422号中所述的)。然而，稀释和完整的NRU安装和操作对于气体处理器来说是昂贵的。另外，在销售气体仅少量地超过氮规范时，能够去除大百分比的氮的完全独立的NRU可能是不必要或经济上不可行的。
如在美国专利申请公开第2014/0013797号中所公开的，还已知将氮去除结合到常规的气体过冷膨胀器处理(GSP)中以有效地将过量氮去除到可接受的水平而对NGL回收没有任何明显的负面影响。氮去除单元可以整合到产生NGL产物流的脱甲烷塔上游的GSP系统中，使得NRU底部流供给到脱甲烷塔(而不是如通常的现有技术系统中那样是来自脱甲烷塔的顶部流供给到NRU)。该整合系统比独立于GSP处理的NRU的成本低，并且回收NGL产物流中约87％的入口流乙烷。然而，仍然需要在供给到脱甲烷塔中之前压缩NRU处理区段中的气流，这增加了整合系统的资金成本和操作成本。虽然是对标准现有技术处理的改进，但仍需要在整合系统的资本成本和操作成本以及NGL产物流中的乙烷回收方面进行更大的改进。
发明内容
本文中公开的系统和方法通过利用整合方法，促进了在宽范围的气体组成下从甲烷中经济有效地去除氮并改善来自进入气流的NGL产物流中NGL组分的回收，从而用降低的安装成本使去除效率最大化。根据本发明的一个优选实施方式，该系统和方法以允许消除步骤4(在NGL去除下游和氮去除上游的重新压缩)的方式，通过在步骤3(在系统和方法的NGL处理部中去除NGL组分)与步骤5(在系统和方法的NRU处理部中去除氮组分)之间整合热传递和处理流，来修改上述处理天然气的五步标准现有技术工业方法。典型的现有技术系统通过利用膨胀器技术将氮去除/排出处理上游的入口压力从大约800psig降低到接近300psig的压力水平来提取NGL组分。这则需要在为氮去除处理供给之前重新压缩气体，以达到现有技术系统的有效操作所需的500psig压力。然而，根据本发明的优选实施方式，这种压缩被消除，因为从NGL处理部(从第一分馏柱和第二分馏柱)出来的、供给到NRU处理部(除氮分馏柱)的流的压力足够高，而没有压缩。与标准现有技术系统相比，这两个部的整合减少了大约三分之一的设备数量，并且成本在25％到50％之间。
根据另一个优选实施方式，第一分馏柱是被称为高压精馏器的工程分馏装置，并且与嵌入NGL提取部内的小型压缩机(最优选地，膨胀器/压缩机单元的一部分，其中压缩机由从膨胀器单元中提取的能量驱动)结合使用。压缩机压缩来自高压精馏塔的一部分顶部流(根据优选实施方式的一个实例，从约500psia到约600psia的压力)。高压精馏器是一种改进的分馏柱，具有内部回流冷凝器，并且无需通常的重沸器设备即可运行。该高压精馏塔在约500psia的压力下操作(这与现有技术系统在约265psia操作不同)，当加上由膨胀器/压缩机产生的相对小的压力增压时，所产生的压力足以进入氮提取部而无需根据现有技术系统所要求进一步压缩。应注意的是，根据本发明的优选实施方式的用作NGL提取部的一部分的膨胀器/压缩机组合的压缩机部分(用于压缩相对小的体积流量以将压力增加约100psi)不应该被误认为是与现有技术系统中相同的用于增加到NRU部的入口供给的压力的压缩机要求(这需要更大的资本和操作成本以将更大的体积流量压缩几乎200psi)。类似地，不应误认为是在美国专利申请公开第2014/0013797号中公开的在供给脱甲烷塔之前压缩NRU底部流的一部分的压缩要求，这也需要更大的资本和操作成本来将更大的体积流量压缩接近200psi。高压精馏塔和膨胀器的压缩机端的策略性布置对于该系统的该实施方式的两个整合部的成功操作是重要的。在该优选实施方式中，高压精馏塔和NGL稳定器塔是独立的塔，与现有技术的系统和方法中使用的典型脱甲烷塔相比，允许两个塔在不同压力下操作。这允许来自高压精馏器的供给到除氮分馏柱的顶部流的压力为约500psig，这对于根据本发明的该实施方式的除氮分馏柱的有效操作而言足够高。没有高压精馏器，离开标准膨胀器设备的压力将为大约350psig。使用传统的NGL提取技术，需要在NGL部与NRU部之间添加中间压缩。
根据本发明的另一个优选实施方式，入口气体供给流的至少一部分将热量供应给第二分馏柱的底部重沸器。根据另一个优选实施方式，入口气体供给流的至少一部分将热量供应给第二分馏柱的侧塔板重沸器。根据本发明的另一个优选实施方式，当入口气体供给流超过2加仑NGL每入口MSCF或GPM时，在供给到第一分离步骤之前，使用辅助制冷剂流或制冷器来降低进气供给流的至少一部分的温度(根据优选实施方式的一个实例，从约50°至-30°华氏度)。最优选地，该冷却在底部重沸器的下游和第二分馏柱的侧塔板重沸器的上游。这种冷却是有益的，因为它提高了NGL提取效率。
根据本发明的另一个优选实施方式，冷却的甲烷产物流循环返回到系统中，以在供给到第一分离器之前帮助降低进气供给流的至少另一部分的温度(根据优选实施方式的一个实例，从约+120°至接近-50°华氏度的温度)。根据本发明的又另一个优选实施方式，在供给到第一分离器之前，入口气体供给流的至少另一部分通过与来自第一分馏柱的顶部流的至少一部分进行热交换而被冷却。在供给到第一分离器之前的这些冷却步骤是有益的，因为它们允许向NGL稳定器塔提供较冷的供给，这增加了从供给流中分离的NGL液体的量。
根据另一个优选实施方式，循环甲烷流的一部分和来自除氮分馏柱的底部流的至少一部分用于将制冷剂供应到热交换器，从在供给到第二分馏柱(其产生NGL产物流)之前冷却第一分馏柱的底部流。根据另一个优选实施方式，循环甲烷料流的另一部分和来自除氮分馏柱的底部料流的另一部分用于将制冷剂供应到第一分馏柱中的内部回流热交换器。
根据本发明的另一个优选实施方式，膨胀器用于使来自第一分离步骤的顶部流膨胀，以在入口供给气体压力从进入第一分离器的压力降低至第一分离器的顶部流时有效地从入口供给气体中提取功(根据优选实施方式的一个实例，从大约800psig减小到约500psig)，由此根据优选实施方式的一个实例，降低了受影响的气流的温度(从约-73°到约-105°华氏度)。这种温度和压力降低是有益的，因为它提供了开始从入口气流中排出天然气液体(NGL)的处理所需的冷却。
根据本发明的另一个优选实施方式，来自第一分离步骤的顶部流的一部分在供给到第一分馏柱之前向用于除氮分馏柱的重沸器供应热量。最优选地，这发生在膨胀步骤的下游。根据另一个优选实施方式，来自第一分馏柱的顶部流的至少一部分在供给到除氮分馏柱之前，通过与来自除氮分馏柱的顶部流进行热交换而在过冷器中冷却(根据优选实施方式的一个实例，冷却到约-300°F)。
根据本发明的另一个优选实施方式，入口气体供给流的一部分(供给到第一分离器的上游)、第一分馏柱的顶部流的一部分(供给到除氮分馏柱的上游)和甲烷产物流的循环部分通过在第一热交换器中与除氮分馏柱的底部流和顶部流以及甲烷产物流的循环部分进行热交换来冷却。根据又一个优选实施方式，第一分馏柱的顶部流的冷却部分(在第一热交换器的下游，但在供给除氮分馏柱的上游)和甲烷产物流的循环部分(第一热交换器的下游)通过在第二热交换器中与除氮分馏柱的底部流和顶部流以及甲烷产物流的循环部分进行热交换来进一步冷却。
根据另一个优选实施方式，第一分馏柱的顶部流的一部分是进入除氮分馏柱的一个供给流，并且来自第一分馏柱的顶部流的第二部分与来自第二分馏柱的顶部流结合，从而形成进入除氮分馏柱的第二供给流。
根据另一个优选实施方式，入口气流的至少一部分通过NGL处理部(分离器和两个分馏柱)进行处理，但可以可选地绕过NRU处理部。最优选地，这通过能够使第二NRU供给流的全部或一部分变向以与销售气流(来自除氮分馏柱的底部流的一部分)混合而不是供给到除氮分馏柱中来实现的。当入口气流的氮含量足够低时，这允许选择仅完全处理入口供给气体的一部分来去除氮，从而可以掺混经处理和未处理的部分以满足氮含量的管道规范。最优选地，经处理的部分在NRU部中将氮去除至1％的水平，其然后可以与来自NGL去除部的绕过气体以这样的比例掺混，以满足允许的氮含量的期望管道规范。这提供了销售气体压缩机的马力成本的降低，并且显著提高了整体系统性能。
根据另一个优选实施方式，应用焦耳-汤姆逊效应并被称为(JT)阀的四个策略性放置的控制阀用于在整个系统中提供冷却，并且在供给流温度与供给和离开除氮分馏柱的流的温度之间提供实质上冷却(在根据本发明的优选实施方式的一个实例的NRU处理部中，从入口供给中的大约+120°下降到大约-300°华氏度的温度范围)。
根据本发明的优选实施方式的系统和方法允许有效去除氮并且改善NGL组分的回收，同时节省资金成本和操作成本。优选地，该系统和方法能够从NGL产物流中的供给流中回收至少90％、并且更优选至少95％的乙烷和几乎100％的丙烷和更重的组分。该系统和方法还优选能够在排出的氮流中实现99％的纯度，剩余的1％余量优选地仅由甲烷组成，并且因此不排放重质烃(定义为乙烷和较重组分)，并且来自除氮分馏柱的经处理的销售气流含有低于4％的氮，如果需要，能够减少到1％。
附图说明
结合以下附图进一步描述和解释本发明的系统和方法，其中：
图1是示出根据本发明的优选实施方式的用于去除氮并且产生NGL产物流和销售气流的主要处理阶段的简化处理流程图；
图2是示出根据本发明的另一个优选实施方式的用于NGL处理部的一部分的主要处理阶段的处理流程图；
图3是示出根据本发明的优选实施方式的用于NGL处理部的另一部分的主要处理阶段的处理流程图；
图4是示出根据本发明的优选实施方式的用于除氮处理部的一部分的主要处理阶段的处理流程图；
图5是示出根据本发明的优选实施方式的用于除氮处理部的另一部分的主要处理阶段的处理流程图。
具体实施方式
参考图1，描绘了系统10的优选实施方式。系统10优选地包括NGL部90和NRU部95。包括原始天然气(已经根据已知方法处理过以去除过量的H2S、CO2和水)的供给流80优选被分流，其中一部分(流28)穿过热交换器50并随后再与供给流80的剩余部分重新混合，然后以流24的形式供给到NGL处理部90，在该处分离为NGL产物流30和NRU供给流44和37。在供给到NRU分馏柱53之前，NRU供给流44穿过热交换器50和51。
NRU供给流44和37在NRU分馏柱53中分离为氮排出流和销售气流。氮排出流和销售气流均穿过热交换器50和51。然后，销售气流行进到压缩处理部(未示出，但类似于美国申请公开第2012/0324946号中的图7，其通过引用并入本文)，在该处被压缩到期望的管道压力规范。循环制冷剂流32从压缩处理部返回并且也穿过热交换器50和51。分流器59允许将供给流37减少(或消除)到NRU 53中。该流的全部或一部分可以变向为流8以绕过NRU 53。如果氮含量足够低以允许掺混满足管道规范，则将流8与销售气流混合，而非去除NRU 53中的氮。当供给气流80的氮含量和其他操作参数允许时，该绕过/减少选项允许在操作上显著地节省对NRU 53的操作。系统10能够处理最高达3亿标准立方英尺每天(MMSCFD)的含有最高达80％的N2的供给气，以产生符合N2浓度的管道规范的销售气流，并且从NGL产物流中的供给流中回收至少90％的乙烷、并且更优选地至少95％的乙烷。
参见图2至图5，描绘了根据本发明的另一个优选实施方式的系统100。系统100优选地包括NGL部190(图2和图3)和NRU处理部195(图4和图5)。NGL处理部190优选地包括分离器(冷分离器容器157)、精馏塔(高压精馏塔162)和第一分馏柱(NGL稳定器塔165)。NRU处理部195优选地包括第一热交换器250、第二热交换器251和第二分馏柱(氮分馏柱253)。系统100能够处理最高达3亿标准立方英尺每天(MMSCFD)的含有最高达80％的N2的供给气，以产生符合N2浓度的管道规范的销售气流，并且从NGL产物流中的供给流中回收至少90％的乙烷、并且更优选地至少95％的乙烷。
供给流180包括已经根据已知方法处理以去除过量的H2S、CO2和水的天然气。对于本文中所述的具体实施方式，供给流180具有以下基本参数：(1)接近800PSIG的压力；(2)接近120°F的入口温度；(3)100百万标准立方英尺每天(MMSCFD)的入口气体流量；(4)10％的入口氮含量(体积)；(5)大约6.5加仑每入口1000立方英尺或GPM的NGL含量(具有13.85％的乙烷、7.85％的丙烷和0.63％的异丁烯)。本文中描述的其他流的参数是基于计算机模拟中使用的馈送流180的数据的示例。如本领域普通技术人员将理解的，系统100中的其他处理流的温度、压力、流速和组成将取决于供给流的性质和其他操作参数而变化。供给流180被引导到入口分流器152，在该处入口气体策略性地分流为四个流(103、105、110和128)，以获得NGL处理部190和NRU处理部195的最佳性能。如下所述，这些流在供给到冷分离器容器157之前最终重新组合。
将流103送至NGL稳定器底部重沸器153，在该处根据需要提取热量，为下游NGL稳定器塔165提供必要的分馏，如下所述。流103在约120°F下进入重沸器153并且冷却至约55°F，以流104离开。NGL稳定器底部重沸器153是塔165外部的传统热交换器，其在两个处理流之间传递热量。热量供应流示出为流103，热量需求流被示出为流120。
流110离开入口分流器152并且被送到NGL稳定器重沸器温度控制阀166，然后在该处它变为流111。在离开NGL稳定器底部重沸器153后，流104被送到入口混合器159，该入口混合器用作流104和流111的混合点，以流112离开。入口混合器159有效地将供给流180的两个部分重新组合成单个流112。源自入口分流器152的流110还用作围绕NGL稳定器底部重沸器153的旁路，通过调整流入热交换器153的暖气体的量来为NGL稳定器塔165提供温度控制。然后将来自入口混合器159的出口流112送到辅助制冷器173，在该处对气体进行进一步冷却。在以流127离开辅助制冷器173时，流112的在约69°F的温度被冷却至约-30°F。然后将流127送至NGL稳定器侧塔板重沸器155，在该处通过与来自NGL稳定器塔165的中间流的液体进行交叉交换，将流127进一步冷却至接近-65°F。NGL稳定器侧塔板重沸器155是塔165外部的传统双通道壳管式热交换器，其在两个不同的处理流之间交换热量。热量供应来自流127，并且热量需求流为122。然后，流106离开NGL稳定器侧塔板重沸器155并且被送至冷分离器入口混合器156，在该处流与另外两个流(流301和流125)混合，这两个流是如下面所描述的进一步处理后的供给流180的两个剩余部分。
将流105从分流器152送到NGL稳定器顶部预热器163，在该处来自流105的进气被冷却到大约-117°F，并且以流125离开交换器。然后将流125送至冷分离器入口混合器156，并且如前所述与流106掺混。NGL稳定器顶部预热器163是传统的壳管式热交换器，并且被设计用于在两个不同的处理流之间进行热交换。用于该热交换器的热量供应流是流105，热量需求是流136。
流128被送至入口分流温度阀172，该入口分流温度阀提供对允许流过流128的入口容积的控制。流300离开入口分流温度阀172，并且进入NRU处理部195，如图4中所描绘的。流300进入暖板(warm plate)翅片交换器250，在该处它被冷却到接近-50°F并且以流301离开交换器。然后将流301送回至NGL处理部190，在该处将其与冷分离器入口混合器156中的流125和106混合，以形成温度为约-72°F且压力为约799psia的流124。流124供给到冷分离器157，在该处应用重力分离以将液体与蒸气分离。液体以流119离开冷分离器容器157，并且蒸气以流107离开。
然后将流107送至膨胀器161，在该处压力在出口流108中从约797psia降低至约515psia。该压力降低允许从气流107中提取潜在的热能，导致温度大幅降低，以及气体的部分分馏。在离开膨胀器161的流108中，流107中的-73°F的温度降低至约-105°F。从膨胀器提取的能量由标记为404Q的虚线表示，其被转换为机械能以使连接到示出为压缩机150的单元的压缩机端的轴旋转。
然后在低温分流器168中将流108分为流131和133。将流131送至N2分馏柱重沸器158，同时将流133围绕重沸器送至N2分馏重沸器温度阀160。在温度阀160调节进入N2分馏柱重沸器158的热源流速时，通过允许流108的一部分(流133)绕过重沸器158并流过温度控制阀来实现适当的温度控制。氮分馏柱253(如图5所示)用于从氮蒸气中分馏液态甲烷。与大多数分馏器一样，需要将热源添加到分馏柱的下部，并且需要从同一个塔的上部提取热量的方法。如图3所示的N2分馏柱重沸器158是设计用于向氮分馏柱253增加热量的热交换设备。用于使该塔正常操作的热源介质来自流132。N2分馏柱重沸器158是塔253外部的传统壳管式热交换器，设计用于在两个处理流之间传递热量。流131是热量供应流(以流132从约-105°F冷却至约-154°F)，并且流306是热量需求流。流132供给到高压精馏塔162的顶部塔板，在该处其提供高压精馏器分馏所需的冷却的一部分。离开N2分馏重沸器温度阀160的流134也供给到高压精馏塔162并且在下部塔板处引入塔中。流134具有大约510psia的压力以及约-106°F的温度。高压精馏塔162是在下部没有外部热源的分馏柱，但在塔的上部配置有内部回流冷凝器和分离器，其在图3中以图形方式分别示出为内部精馏器回流交换器164和内部精馏器回流分离器154。流134作为具有约29％的液态部分的两相流体供给到高压精馏塔162的下部。来自塔162的液体和从内部精馏器回流交换器164冷凝的液体以流113离开高压精馏塔162的底部。
根据本发明的优选实施方式的高压精馏塔162的使用在现有技术中是未知的，并且提供了优势，因为它允许在精馏器162中以原始液态对期望的重质烃(NGL)进行高压分离，因此可以在示出为NGL稳定器塔165的低压分馏柱的下游产生进一步的分馏以成为最终规范级别的NGL产物(流130)。高压精馏塔162中的操作压力约为510psia，这允许将来自顶部的蒸气送至NRU处理部195中而无需中间进行压缩。相反，大多数现有技术的系统需要在NGL处理部与NRU处理部之间进行压缩，以实现大多数现有技术的NRU所需的约500psig的压力。根据本发明的此实施方式的供给到氮分馏柱253的流为约300psig，其低于通常所需的压力而不牺牲氮去除效率。使用高压精馏塔162还提供了一种控制机构，利用回流交换器164使所需量的乙烷滑过NGL回收部并送入NRU处理部195中。当操作系统100处于乙烷回收模式时，需要将乙烷产物尽可能地回收为液体。当操作系统100处于乙烷排出模式时，需要尽可能多地从NGL产物中排出乙烷。在实践中，通常的乙烷排出模式将需要将一些乙烷作为液体回收，以便满足其他NGL产物或销售气体的规范。精馏器回流交换器164允许操作者基于任何特定系统100的独特操作条件来确定最佳乙烷回收。
高压精馏塔162不具有典型的外部热源，但配置有内部精馏器回流分离器154和精馏器回流交换器164。当流134中的气体在约-106°F的温度下进入塔162时，蒸气将以约-149°F的温度离开与流126相同的塔的顶部。该分馏步骤提供了一种方法，该方法允许在塔162上行和下行的组分(作为重新冷凝成液体的蒸气)之间的质量传递，并离开可以发生进一步分馏的塔162的下部。与使用回收约85-94％的可用进入乙烷的膨胀器(诸如美国专利申请公开第2014/0013797号中公开的膨胀器)的常规NGL提取单元相比，使用内部精馏器回流分离器154和精馏器回流交换器164生成额外的液体质量，其允许将NGL回收效率提高到至少95％的乙烷、优选地至少的96％乙烷，以及几乎100％的丙烷和供给流180中的较重组分量。常规的膨胀器NGL提取单元的一个缺点是，由于氮在NGL分馏柱内具有负面影响，入口气体中较高浓度的氮(高于5％)减少了NGL组分的回收。通过使用根据本发明的优选实施方式的高压精馏器系统162，系统100可以处理供给流180中的更高的氮浓度，而不对NGL产物流130中的NGL回收产生负面影响。供给流180中的约25％至80％的氮含量可以由系统100处理，并且仍然可以在NGL产物流130中回收供给流180中的至少90％的进入乙烷。系统100还可以有效地处理具有较低氮含量的供给流，但是特别适合于处理具有宽范围的氮含量(从约5％至25％的氮)的供给流，同时实现大约95％的乙烷回收。
精馏器回流交换器164优选地是构造为内部精馏器回流分离器154的一部分的竖直管逆流“回转”式冷凝器交换器，并且物理地安装在塔162顶部处的分离器154内部。在不使用回流蓄能器、回流泵和回流控制设备(其在现有技术的系统中通常需要)的情况下实现高压精馏塔162内所需回流液体的冷凝，从而提供具有改进性能的成本节约解决方案。流304和305将液化天然气(LNG)制冷剂供应到精馏器回流交换器164。如下所述，流304是来自氮分馏柱253的底部流213的一部分。离开精馏器回流交换器164，流305被送至LNG重混器272，在该处在进入冷板(cool plate)翅片交换器251之前，它是混合流243和309。
流126离开高压精馏塔162的顶部并且被送至用于将来自精馏器回流交换器154的顶部蒸气分流的冷气分流器175，从而将一部分(流136)送至NGL顶部预热器163，并且将另一部分(流310)送至图5所示的氮分馏柱253。流136离开冷气分流器175并且提供制冷，以通过NGL顶部预热器163中的热交换来冷却进入气流105(其为供给流180的一部分)。流105以流125离开预热器163，已经从约120°F冷却到-117°F。然后将流125与流301和106混合以形成流124。这种分流的主要目的是通过将顶部流126的一部分引导至NGL顶部预热器163来提供对供给到冷分流器容器157中的流124的温度的控制。在该实例中，流124在约-72°F的温度下进入冷分离器容器157。优选地，流124的温度将在约-70至-100°F之间，这取决于供给流180的参数和系统100的其他操作参数。控制该温度对于系统100的令人满意的操作是重要的。如果流124太冷，则可用于使NRU塔再沸腾的负荷(duty)较小。NRU塔254将充满液体并且将不再分离氮，导致具有较高氮含量的不合规范的残余气体。如果流124太暖，则乙烷回收降低，因为进入NGL稳定器塔165的液体将减少。NRU塔253将更暖地运行，导致通过NRU塔通风口的甲烷损失更高。
流136以流101离开NGL顶部预热器163，压力约为504psia，并且温度为约100°F。然后将流101供给到描绘为膨胀器/压缩机150的径向叶片离心压缩机中，在该处该气体的压力从504增大到约604psia。该设备通常被称为膨胀器/压缩机单元161/150的压缩机端。驱动该压缩机的机械能在该处理中由径向叶片压力“降低”涡轮机而发展，该涡轮机通常被称为膨胀器/压缩机单元161/150的膨胀器部分(膨胀器161)。流102被送至气冷式热交换器(膨胀器/压缩机排放制冷器151)，作为从约133°F冷却至120°F的流302离开。流102的温度在制冷器151中降低到最大环境温度的10度内。
流310(离开分流器175的顶部流126的另一部分)被送至冷气混合器261并且与NGL稳定器塔165顶部流308组合以形成流211。通常，流310中没有流动，但是如本领域普通技术人员将理解的在某些操作条件下和启动期间可能需要一些流动。然后将该组合流211送至稳定器顶部分流器259，在该处将该流划分为供给到氮分馏柱253的流237，和绕过氮分馏柱253并且是高压销售气流231的一部分的流208。取决于操作参数和供给流180的含量，系统100的操作者将确定式将组合的蒸气流211发送到氮分馏柱253还是绕过塔253，或者应该将流211的哪个部分送到塔253而其余部分绕过塔253，如下所述。
返回参考高压精馏塔162，液体以流113的形式离开该塔的底部，并且接下来进入稳定器供给过冷器167，在该处液体从-128°F“过冷”至低于其正常沸点的温度，并且在该实例中“过冷”至约-155°F，并且以流118的形式离开。该冷却是通过与流303进行热交换。然后，流118进入高压精馏器液位阀169，在该处液体压力在供给到NGL稳定器塔165之前以流117从约505psia降低至大约335psia。流129还被供给到NGL稳定器塔165中。液体以流119离开冷分离器容器157，然后供给到冷分离器液位阀170，在该处以流129，压力从约797psia降低到大约335psia，将流129供给到NGL稳定器塔165。
NGL稳定器塔165是传统的顶部供给低温分馏器，设计用于使底部积聚的NGL的量最大化，并且使来自顶部的呈气态的NGL组分的损失最小化。顶部供给(或理论塔板号1)由流117(高压精馏塔162的底部，如前所述)供应，并且侧供给流(或理论塔板号10)由流129(冷分离器容器157的底部，如前所述)供应。从冷分离器容器157到NGL稳定器塔165的供给发生在塔165的塔板部的中点处。
用于使该分馏柱165再沸腾的热量来自三个源。第一热源来自使用入口气流103作为加热介质的NGL稳定器底部重沸器153。第二热源来自NGL稳定器重沸器调整装置(Trim)174，因为流121离开NGL稳定器底部重沸器153并且还通过NGL稳定器重沸器装置174以以流135来供给到NGL稳定器塔165。源一和源二的结合热量提供了NGL稳定器塔165底部重沸器要求的热量需求。第三热源来自NGL稳定器侧塔板重沸器155，该NGL稳定器侧塔板重沸器也使用入口气流127(源自流103和110)作为热量供应源，但是在辅助制冷器173的下游。将流122从NGL稳定器塔165抽取到NGL稳定器侧塔板重沸器155，在该处该流吸收热量并且以流123返回至稳定器塔。NGL稳定器侧塔板重沸器155在比NGL稳定器底部重沸器153明显更低的温度下进行操作，为NGL稳定器塔165的总热量需求提供更优的输入温度曲线。
流308作为顶部流离开NGL稳定器塔165，其被引导至NRU处理部195以在氮分馏柱253中进一步处理，或者以销售气流的形式绕过塔253，这取决于操作参数。流130作为底部物流离开NGL稳定器塔165，其为NGL产物流。流130包括可忽略的氮、约0.82％的甲烷、约55.2％的乙烷、约32.5％的丙烷和约2.6％的异丁烯。这表示从供给流180中的乙烷中回收了约96％的乙烷，并且几乎100％的回收了供给流180中的丙烷和较重组分量。
参见图4和图5，描绘了NRU处理部195的优选实施方式。NRU处理部195优选地包括两个热交换器250和251以及氮分馏柱253。优选地，暖板翅片交换器250是多通道钎焊铝板翅片热交换器，其设计成在系统100的操作期间同时将热量传递到若干气流和从若干气流传递热量，具体地，三个待冷却的流和四个待加热的流。三个待冷却的流是流300、302和232。四个待加热的流是流220、224、230和206。穿过暖板翅片交换器250的流的概述如下：(1)来自图2的入口分流温度阀172的暖入口流300(供给流180的一部分)，并作为冷却流301离开，返回到图2中的冷分离器入口混合器156；(2)来自图3中的膨胀器/压缩机排放制冷器151的暖入口流302，并作为冷却流200离开，行进到冷板翅片交换器251；(3)来自NRU处理部195(未示出，但类似于美国申请公开第2012/0324946号中的图7，该申请通过引用并入本文)下游的残余气体压缩的暖入口流232，并以流233离开，行进到冷板翅片交换器251；(4)来自冷板翅片交换器251的冷入口流220，并以流221的形式离开，作为低压产物气流行进到残余气体压缩(未示出)；(5)来自冷板翅片交换器251的冷入口流224，并以流225的形式离开，作为中压产物气流行进到残余气体压缩(未示出)；(6)来自冷板翅片交换器251的冷入口流230，以流231离开，作为高压产物气流行进到残余气体压缩(未示出)；以及(7)来自冷板翅片交换器251的冷入口流206，并以流207离开，行进到氮排放口。流232从NRU处理阶段195下游的压缩阶段(未示出)返回，并且是用作NGL和氮去除处理单元的关键低温制冷剂的循环制冷剂的供应源。流232是甲烷产物流(221、225、235)其中的一部分或其一些组合，因为它们在连续的压缩阶段期间被混合。流207是排出的氮(来自氮分馏柱253的顶部流203)。在此实例中，流207的压力为12psia，但是如果氮将被引回到用于二级或三级油增强方法的油藏中或者用于需要近似纯氮的其他目的，则可以在较低压力下或压缩至较高压力(约300psig)。
冷板翅片交换器251优选地是多通道钎焊铝板翅片热交换器，其设计成在本发明的操作期间同时将热量传递到若干气流和从若干气流传递热量。虽然该设备类似于先前描述的暖板翅片交换器250，但是同时处理的流少了一个。该热交换器设计用于接收两个待冷却的流和四个待加热的流。两个待冷却的流是流200和233。四个待加热的流是流219、238、212和205。穿过冷板翅片交换器251的流的概述如下：(1)来自暖板翅片交换器250的暖入口流200，并以流209离开，行进到N2供给分流器262；(2)来自暖板翅片交换器250的暖入口流233，并以流234离开，行进到循环制冷剂膨胀阀266；(3)来自第2JT过冷器256的冷入口流219，并以流220离开，行进到暖板翅片交换器250；(4)来自混合如下所述的各种流的LNG重混器272的冷入口流238，并且以流224离开，行进到暖板翅片交换器250；(5)来自NRU重混器块269的冷入口流212，并以流230离开，行进到暖板翅片交换器250；以及(6)来自N2分流供给过冷器252的冷入口流205，并以流206的形式离开，行进到暖板翅片交换器250。在暖板翅片交换器250与冷板翅片交换器251中的各种处理流之间的热交换是NGL处理部190或NRU处理部195中的任一个的成功操作的重要方面，并且对于将这两个系统整合为系统100特别重要。
流209离开冷板翅片交换器251，在该处它被送到N2供给分流器262，在该处它用于将流209分流为流239和240。流239被送至N2分馏供给过冷器252，作为已经进一步冷却至过冷状态的流201离开。N2分馏供给过冷器252优选地是设计用于低温服务的传统壳管式热交换器。用于该交换器的热量供应流是流239，热量需求流是流204。流204包含已从进入气流(供给流180)中去除的提取的氮(来自氮分馏柱253顶部流203)，并且也是在约-308°F的系统100内的最冷流。流201被送至主JT阀265，作为将压力降低至约316psia的流202离开。流202作为温度为约-302°F的过冷流体在理论阶段7附近供给到氮分馏柱253。分流的第二流是流240并且被送至N2过冷器旁通阀260，在该处入口压力在流244中从约591psia降低至约325psia，流244也供给到氮分馏柱253。N2供给分流器262的目的是为将流供给到氮分馏柱253提供-250至-300华氏度的最佳温度曲线。在氮分馏柱的上部提供这种冷供给流的益处是减少总销售气体压缩量。
流234离开冷板翅片交换器251并被送至循环制冷剂膨胀阀266，以流235离开。膨胀阀266允许过冷的LNG制冷剂流235可用于根据需要供应额外的制冷剂，这对于系统100的操作是重要的，因为流235的一部分用作制冷剂以用于如下所述的三种不同的需求。将流235送至LNG混合器258，在那里将其与来自氮分馏柱253的底部流213结合以形成混合物流210。然后将混合流210在LNG高压分流器257中分流为流226、222和214，每个流携带LNG制冷剂流235的一部分，并继续在系统100的以下部件中提供制冷剂：(1)LNG用作图3所示的高压精馏塔162中的制冷剂(流304穿过回流交换器164)；(2)LNG用作也在图3所示的稳定器供给过冷器167中的制冷剂(流303穿过过冷器167)；(3)LNG用于帮助冷却进入N2分馏柱253的如分离氮和甲烷所需的供给气流(热交换器250和251中的冷却流302和200，其变为供给到塔253的流202和244)。
氮分馏柱253优选地是特别配置的分馏柱，设计用于在阶段7(流202，过冷流)、阶段13(流244，两相流)和阶段16(流237，100％蒸气流)接收三种不同的供给流。塔253还优选地设计有内部竖直管回流冷凝器，其设计成提供甲烷与提取的氮的清洁分离。输入热源来自一个主要供应。该主要热源在阶段21(流307)添加到塔253的底部，并且由图3所示的N2分馏柱重沸器158供应。冷凝器被描绘为内部N2回流交换器255，并且物理上包含交换器的分离器被描绘为内部N2回流分离器254。与高压精馏塔162一样，回流交换器和回流分离器组装为一个单元，并且物理地附接到氮分馏柱253的顶部。这允许在没有回流蓄能器和回流泵的情况下将回流添加到分馏柱中，从而提供额外的成本节省。
流213离开N2分馏柱253的底部并且供给到LNG混合器258(与流235混合)以形成流210。流210供给到LNG高压分流器257，其中一个流被分成三个流。第一流是214，其被送到第2JT过冷器256，以流215离开。这里，流214以流215从接近-165°F冷却到-240°F。流215继续行进到第二JT阀267，在该处压力在流216中降低至大约21psia，产生焦耳汤姆森效应，因此在流216中将温度降低至约-252°F并且成为内部N2回流交换器255的源制冷剂，并且以流217离开交换器。流217行进到第2JT过冷器256，在该处它为该热交换器提供热量需求。流217以流219离开第2JT过冷器，然后流219穿过冷板翅片交换器251，以流220离开。然后，流220穿过暖板翅片交换器250，以约17psia的压力以流221离开。流221是低压销售气流，其被送至NRU处理阶段195下游的压缩阶段(未示出)，在该处它被压缩到期望的管道规范。
流222是来自LNG高压分流器257的第二分流，并且被送至中压控制阀271，以流223离开。该控制阀271将流222中的压力从流315中的约315psia降低到流223中的约115psia，然后流223在LNG LP分流器263中分流为流303、304和242。流303和304被送至NGL处理部190，以提供稳定器供给过冷器167和精馏器回流交换器164所需的制冷剂，从而如前所述正常运行，以流309和305返回至NRU处理部195。流242穿过精馏器冷凝温度控制阀264，以流243离开。阀264提供必要的压降以允许控制仪器针对精馏器回流交换器164和稳定器供给过冷器167适当地运行。LNG混合器272提供了在进入冷板翅片交换器251之前将流305、309和243进行混合的点。流305是从精馏器回流交换器164返回的制冷剂流。流309是从稳定器供给过冷器167热交换器返回的制冷剂流。流243离开精馏器冷凝温度阀264并且被送至LNG重混器272中。这三个流结合以成为进入冷板翅片交换器251地流238，以流224离开。流238是主要制冷剂源，以允许氮去除处理通过冷却流200而有效地操作，冷却流200继续行进以形成供给到塔253的流202和242。然后，流224穿过暖板翅片交换器250，以约102psia的压力以流225离开。流225是中压销售气流，其被送至NRU处理阶段195下游的压缩阶段(未示出)，在该处它被压缩到期望的管道规范。
流226是来自LNG高压分流器257的第三分流，并且被送至氮分馏柱液位控制阀270，以流227离开。该阀在控制N2分馏柱253液位方面是重要的，并且它还将压力降低至约305psia。流227离开N2分馏液位控制阀270并且被送至LNG重混器272，在该处它加入循环的甲烷流208，甲烷流已经过冷到LNG状态并且作为热交换器250和251中的低温制冷剂LNG供应的组合源可用于冷却供给到氮分馏柱253的流。
稳定器顶部分流器259允许系统100的不同操作选项。第一选项使得通过NGL处理部190处理的一部分气体(来自NGL稳定器塔165的顶部流和来自HP精馏塔162的一部分顶部流，作为结合为流211的流308和310)能够绕过NRU处理部195中的氮去除步骤，并且直接送至销售气体重新压缩(在穿过热交换器250和251之后)而非去除夹带的氮。在一些情况下，并且取决于供给流180的入口氮含量，这种旁路允许显著降低操作成本，同时允许从总入口流中提取期望的NGL烃。如果流211中的氮量相对较低(等于或低于管道规范)，则可以使用该选项，并且可以使用掺混来实现最终销售气体中的期望氮水平。实际上，当入口气体的氮浓度小于10％时，优选使用该旁路。围绕氮排出部的该旁路示出为流208，其在NRU旁路混合器269中与流227(来自氮分馏柱253的底部物流的一部分)混合以形成流212，然后进入冷板翅片交换器251，并且以流230离开。然后，流230穿过暖板翅片交换器250，以约297psia的压力以流231离开。流231是高压销售气流，其被送至NRU处理阶段195下游的压缩阶段(未示出)，在该处它根据需要被压缩到期望的管道规范并且可以与流221和/或流225掺混。分流器259可用的另一选项是允许来自流211的气体的全部或一部分作为供给流237直接进入N2分馏柱253。然后将在系统100的氮排出部中处理该流以去除过量的氮。当NRU塔的底部中的液体在氮含量的管道规范下操作时，决定使用供给到系统100的氮排出部的所有流211进行操作。在这种情况下，操作重沸器所需的负荷是最大容量。通常，供给流180中的约11％或更高的入口氮含量将是将所有流211发送至NRU的范围。
关联图2至图5的对本发明的系统和方法的讨论所参考的各种流动流的流速、温度和压力是基于对系统100的计算机模拟，该系统具有100MMSCFD的供给气体流速，含有10％的氮、65.5％的甲烷、13.8％的乙烷、7.8％的丙烷和0.63％的异丁烷，如下表1中所示。结合关联图2的系统100的系统和方法的讨论所参考的能量流的值如下表2中所示。如本领域普通技术人员将理解的，温度、压力、流速和组成将取决于供给流的性质和其他操作参数而变化。
表1
Figure BDA0002232992390000221
Figure BDA0002232992390000231
Figure BDA0002232992390000241
表2
Figure BDA0002232992390000242
本领域普通技术人员将理解，这些值基于上述实例中的供给流的特定参数和组成。该值将取决于供给流180的参数和组成而不同。
用于从供给流(诸如供给流80或180)中去除氮的优选方法包括以下步骤：(1)在第一分离器中将供给流分离为第一顶部流和第一底部流；(2)在第一分馏柱中将第一顶部流分离为第二顶部流和第二底部流；(3)在供给到第一分馏柱之前，通过膨胀器膨胀第一顶部流；(4)在第二分馏柱中将第二底部流分离为第三顶部流和第三底部流；(5)在第三分馏柱中将至少第一NRU供给流(包括第二顶部流的第一部分)分离为第四顶部流和第四底部流；(6)在第一热交换器中通过与第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在第一分离器之前冷却供给流的第一部分，并且在第三分馏柱之前冷却第二顶部流的第一部分；以及(7)在第二热交换器中通过与第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在第一热交换器之后和第三分馏柱之前冷却第二顶部流的第一部分。在该优选实施方式中，第三底部流是NGL产物流并且包括来自供给流的至少90％的乙烷，并且第四底部流是甲烷产物流。更优选地，第一分馏柱是高压精馏塔。包括第三顶部流和第二顶部流的第二部分的第二NRU供给流也可以在第三分馏柱中分离为第四顶部流和第四底部流。该方法还优选地包括可选地使第二NRU供给流的全部或一部分变向以绕过第三分馏柱，从而当第二NRU供给流的氮含量允许在不去除氮的情况下节省掺混时的操作成本，并且使第二NRU供给流的任何变向部分与甲烷产物流混合。
该方法还优选地包括以下步骤中的一个或多个：(1-a)使供给流的第二部分穿过第一阀；(1-b)通过冷却供给流的第三部分来将热量供应到第二分馏柱的底部重沸器；(1-c)通过调整第一阀以改变供给流的第二部分的流速来控制由供给流的第三部分供应的热量的量；(2-a)在第三部分为第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，将供给流的第二部分和第三部分混合以形成第一混合流；(2-b)通过冷却第一混合流来将热量供应到第二分馏柱的侧塔板重沸器；(3)在将热量供应到第二分馏柱侧塔板重沸器之前，在第一制冷器中冷却第一混合流；(4)在第一热交换器中冷却第二顶部流的第一部分之前，通过在第三热交换器中与第二顶部流的第一部分热交换来冷却供给流的第四部分；(5)在第一混合器中将第一热交换器之后的供给流的第一部分、侧塔板重沸器中的热交换之后的第一混合流以及第三热交换器之后的供给流的第四部分进行混合，并且其中，这些流是在供给到第一分离器之前被混合的；(6)利用第一压缩机来压缩第三热交换器之后和第一热交换器之前的第二顶部流的第一部分，并且使用来自膨胀步骤的能量来在压缩步骤中驱动压缩机(并且优选地使用膨胀器/压缩机单元)；(7)在供给到第三分馏柱之前使用第四热交换器通过与混合有循环制冷剂流的一部分的第四底部流的一部分热交换来冷却第二底部流；(8-a)将第四底部流与制冷剂循环流混合以形成第二混合流；(8-b)将第二混合流分流为第二混合流的第一部分、第二部分和第三部分；(8-c)将第二混合流的第二部分分流为第二混合流的第四部分、第五部分和第六部分；(8-d)在第四热交换器中通过与第二混合流的第四部分热交换来冷却第二底部流；(9-a)通过使第二混合流穿过第二阀来降低第二混合流的第六部分的压力；(9-b)在第一分馏柱中的内部回流交换器中冷却第二混合流的第五部分；(10)混合穿过第四热交换器之后的第二混合流的第四部分、穿过第一分馏柱内部回流热交换器之后的第二混合流的第五部分、以及穿过第二阀之后的第二混合流的第六部分，从而形成第三混合流；(11-a)使第二混合流的第一部分穿过第二热交换器，并且随后穿过第一热交换器以形成甲烷产物流的低压部分；(11-b)使第三混合流穿过第二热交换器，并且随后穿过第一热交换器以形成甲烷产物流的中压部分；(11-c)使第二混合流的第三部分穿过第二热交换器，并且随后穿过第一热交换器以形成甲烷产物流的高压部分；(11-d)通过在第一热交换器下游的一系列压缩机来连续地压缩甲烷产物流的低压部分、中压部分和高压部分；(11-e)使甲烷产物流的经压缩的部分之一的一部分作为制冷剂循环流来循环；(12-a)在过冷器中冷却第二混合流的第一部分；(12-b)在过冷器之后，在第三分馏柱中的内部回流热交换器中进一步冷却第二混合流的第一部分；(12-c)使第二混合流的第一部分在内部回流热交换器之后并在穿过第二热交换器之前通过过冷器循环返回；(13-a)在供给到第一分馏柱之前，将来自第一顶部流的第一部分的热量供应到第三分馏柱的重沸器；(13-b)使第一顶部流的第二部分穿过第二阀；以及(13-c)在供给到第一分馏柱之前，通过调整第二阀以改变第一顶部流的第二部分的流速来控制由第一顶部流的第一部分供应的热量的量。
供给气流80或180的源对本发明的系统和方法并不重要；然而，流速为300MMSCFD或更高的天然气钻井和加工场所是特别合适的。当存在时，为了本发明的目的，通常优选在用系统10或100处理之前从供给流80或180中去除尽可能多的水蒸气和其他污染物。在用系统10或100处理之前，还可能期望从供给流80和180中去除过量的二氧化碳；然而，这些系统能够处理含有约100ppm二氧化碳的供给流，而不会遇到与现有的系统和方法相关的冻结问题。用于去除水蒸气、二氧化碳和其他污染物的方法通常是本领域普通技术人员已知的，并且在本文中未描述。最优选地，供给流80、180在约800psig的压力和接近120°F的温度下输送到系统10、100，水干燥至低于-300°F露点的水位，H2S预处理至低于百万分之4(ppm)的水平，并且CO2通常处理至低于100ppm的水平。当LNG(液态天然气甲烷产物流)离开系统时，其中大部分进入的CO2将被回收并被去除。
本文中描述的特定操作参数基于上述特定计算机建模和供给流参数。如本领域普通技术人员将理解的，这些参数和上述各种组成、压力和温度值将取决于供给流参数而变化。在阅读本说明书后，根据附图，本发明的其他改变和修改对于本领域普通技术人员来说同样变得显而易见，并且本文中公开的本发明的范围仅限于对发明人合法授权的所附权利要求的最广泛的解释。

Claims (63)

1.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流、NGL产物流和氮排出流的系统，所述系统包括：
第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第一底部流和所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流和第二NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第一分流器，所述第一分流器允许所述第二NRU供给流的全部或一部分绕过所述第三分馏柱，其中所述第二NRU供给流的任何绕过部分与所述甲烷产物流混合；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第二NRU供给流包括所述第三顶部流和所述第二顶部流的第二部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且所述第三底部流包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；其中，所述第四顶部流是所述氮排出流；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一分馏柱是高压精馏塔；并且
在265psia至350psia之间的压力下将所述第一NRU供给流和所述第二NRU供给流供给到所述第三分馏柱中。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括第一阀，所述供给流的第二部分穿过所述第一阀；其中，所述第二分馏柱包括底部重沸器和侧塔板重沸器；其中，所述底部重沸器供应有来自所述供给流的第三部分的热量，并且利用所述第一阀通过调整所述供给流的第二部分的流速来控制所供应的热量的量；并且其中，所述第一分馏柱是高压精馏塔。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，在所述第三部分为所述第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，所述供给流的第二部分和所述供给流的第三部分混合以形成第一混合流；并且
其中，所述第一混合流为所述第二分馏柱侧塔板重沸器供应热量。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括第一制冷器，用于在为所述第二分馏柱侧塔板重沸器提供热量之前冷却所述第一混合流。
6.根据权利要求4所述的系统，还包括所述供给流的第四部分和第三热交换器，所述第三热交换器用于在所述第一热交换器中冷却所述第二顶部流的第一部分之前通过与所述第二顶部流的第一部分进行热交换来冷却所述供给流的第四部分。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括第一混合器，所述第一混合器用于混合所述第一热交换器之后的所述供给流的第一部分、在侧塔板重沸器中的热交换之后的所述第一混合流以及所述第三热交换器之后的所述供给流的第四部分，并且其中，这些流是在供给到所述第一分离器之前混合的。
8.根据权利要求6所述的系统，还包括第一压缩机，所述第一压缩机用于压缩所述第三热交换器之后和所述第一热交换器之前的所述第二顶部流的第一部分；并且
其中，来自所述膨胀器的能量驱动所述压缩机。
9.根据权利要求6所述的系统，还包括第四热交换器，所述第四热交换器用于在供给到所述第二分馏柱之前通过与混合有所述循环制冷剂流的一部分的所述第四底部流的一部分进行热交换来冷却所述第二底部流。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第四底部流与所述循环制冷剂流混合以形成第二混合流，所述第二混合流随后被分流为所述第二混合流的第一部分、所述第二混合流的第二部分和所述第二混合流的第三部分；
其中，所述第二混合流的第二部分进一步被分流为所述第二混合流的第四部分、所述第二混合流的第五部分和所述第二混合流的第六部分；并且
其中，所述第二混合流的第四部分在所述第四热交换器中冷却所述第二底部流。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括第二阀，所述第二混合流的第六部分穿过所述第二阀以降低所述第六部分的压力；
其中，所述第一分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；并且
其中，所述第二混合流的第五部分在所述第一分馏柱内部回流热交换器中被冷却。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括第二混合器，所述第二混合器用于混合穿过所述第四热交换器之后的所述第二混合流的第四部分、穿过所述第一分馏柱内部回流热交换器之后的所述第二混合流的第五部分、以及穿过所述第二阀之后的所述第二混合流的第六部分，从而形成第三混合流。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二混合流的第一部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的低压部分；
其中，所述第三混合流穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的中压部分；
其中，所述第二混合流的第三部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的高压部分；并且
其中，所述系统还包括在所述第一热交换器下游的一系列压缩机，通过所述压缩机中的一个或多个来压缩所述甲烷产物流的低压部分、中压部分和高压部分，其中经压缩的流中的一部分作为制冷剂循环流来循环。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括过冷器；
其中，所述第三分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；并且其中，所述第二混合流的第一部分在穿过所述内部回流热交换器之前在所述过冷器中被冷却，并且随后在穿过所述第二热交换器之前通过所述过冷器循环返回。
15.根据权利要求1所述的系统，还包括第一阀，所述第一顶部流的第二部分穿过所述第一阀；
其中，所述第三分馏柱包括重沸器；
其中，所述第三分馏柱重沸器在供给所述第一分馏柱之前供应有来自所述第一顶部流的第一部分的热量，并且所述第三分馏柱重沸器在供给所述第一分馏柱之前利用所述第一阀通过调整所述第一顶部流的第二部分的流速来控制所供应的热量的量。
16.根据权利要求1所述的系统，还包括：第二分流器，所述第二分流器用于在供给所述第三分馏柱之前将所述第一NRU供给流分流为第一部分和第二部分；
过冷器，所述过冷器用于通过与所述第四顶部流的热交换来冷却所述第一NRU供给流的第一部分；以及
第一阀，所述第一NRU供给流的第二部分在供给到所述第三分馏柱之前穿过所述第一阀；并且
其中，由所述第一阀通过调整在供给到所述第三分馏柱之前的所述第一NRU供给流的第二部分的流速来控制穿过所述过冷器的所述第一NRU供给流的第一部分的流速。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括第二阀，所述第一NRU供给流的第一部分在所述过冷器之后并在供给到所述第三分馏柱之前穿过所述第二阀；并且
其中，所述第一阀减小所述第一NRU供给流的第二部分的压力，并且所述第二阀减小所述第一NRU供给流的第一部分的压力。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括过冷器；其中，所述第三分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；并且
其中，所述第四底部流的一部分在穿过所述内部回流热交换器之前在所述过冷器中被冷却，并且随后通过所述过冷器循环返回。
19.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的方法，所述方法包括：
在第一分离器中将所述供给流分离为第一顶部流和第一底部流；
在第一分馏柱中将所述第一顶部流分离为第二顶部流和第二底部流；
在供给到所述第一分馏柱之前，通过膨胀器膨胀所述第一顶部流；
在第二分馏柱中将所述第二底部流分离为第三顶部流和第三底部流；
在第三分馏柱中至少将第一NRU供给流分离为第四顶部流和第四底部流；
在第一热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在第二热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后和所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在供给到所述第一分馏柱之前，将来自所述第一顶部流的第一部分的热量供应到所述第三分馏柱的重沸器；
使所述第一顶部流的第二部分穿过第一阀；并且
在供给到所述第一分馏柱之前，通过调整所述第一阀以改变所述第一顶部流的第二部分的流速来控制由所述第一顶部流的第一部分供应的热量的量；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述第三分馏柱中将第二NRU供给流分离为所述第四顶部流和所述第四底部流；并且
其中，所述第二NRU供给流包括所述第三顶部流和所述第二顶部流的第二部分。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括使所述第二NRU供给流的全部或一部分变向以绕过所述第三分馏柱，并且将所述第二NRU供给流的任何变向部分与所述甲烷产物流混合。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一分馏柱是高压精馏塔；并且
在265psia至350psia之间的压力下将所述第一NRU供给流和所述第二NRU供给流供给到所述第三分馏柱中。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一分馏柱是包括内部回流交换器的高压精馏塔，所述方法还包括：
通过调整供应到所述第一分馏柱的所述内部回流交换器的热量来控制包含在所述第二顶部流中的乙烷的量。
24.根据权利要求19所述的方法，还包括使所述供给流的第二部分穿过第二阀；
通过冷却所述供给流的第三部分来将热量供应到所述第二分馏柱的底部重沸器；
通过调整所述第二阀以改变所述供给流的第二部分的流速来控制由所述供给流的第三部分供应的热量的量；并且
其中，所述第一分馏柱是高压精馏塔。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括在所述第三部分为所述第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，将所述供给流的第二部分和所述供给流的第三部分混合以形成第一混合流；并且
通过冷却所述第一混合流来将热量供应到所述第二分馏柱的侧塔板重沸器。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括在将热量供应到所述第二分馏柱侧塔板重沸器之前，在第一制冷器中冷却所述第一混合流。
27.根据权利要求25所述的方法，还包括：在所述第一热交换器中冷却所述第二顶部流的所述第一部分之前，在第三热交换器中通过与所述第二顶部流的第一部分进行热交换来冷却所述供给流的第四部分。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括在第一混合器中混合所述第一热交换器之后的所述供给流的第一部分、所述侧塔板重沸器中的热交换之后的所述第一混合流以及所述第三热交换器之后的所述供给流的第四部分，并且其中，这些流是在供给到所述第一分离器之前混合的。
29.根据权利要求27所述的方法，还包括利用第一压缩机来压缩所述第三热交换器之后和所述第一热交换器之前的所述第二顶部流的第一部分；并且
其中，在压缩步骤中来自膨胀步骤的能量驱动所述压缩机。
30.根据权利要求27所述的方法，还包括在供给到所述第二分馏柱之前冷却所述第二底部流，其中，所述第二底部流在第四热交换器中通过与混合有所述循环制冷剂流的一部分的第四底部流的一部分进行热交换而被冷却。
31.根据权利要求30所述的方法，还包括：将所述第四底部流与制冷剂循环流混合以形成第二混合流；
将所述第二混合流分流为所述第二混合流的第一部分、所述第二混合流的第二部分和所述第二混合流的第三部分；
将所述第二混合流的第二部分分流为所述第二混合流的第四部分、所述第二混合流的第五部分和所述第二混合流的第六部分；并且
其中，所述第二混合流的第四部分在所述第四热交换器中冷却所述第二底部流。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：通过使所述第二混合流的第六部分穿过第三阀来降低所述第二混合流的第六部分中的压力；并且
在所述第一分馏柱中的内部回流交换器中冷却所述第二混合流的第五部分。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括：将穿过所述第四热交换器之后的所述第二混合流的第四部分、穿过所述第一分馏柱内部回流热交换器之后的所述第二混合流的第五部分、以及穿过所述第三阀之后的所述第二混合流的第六部分进行混合，从而形成第三混合流。
34.根据权利要求33所述的方法，还包括使所述第二混合流的第一部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的低压部分；
使所述第三混合流穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的中压部分；
使所述第二混合流的第三部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的高压部分；
通过在所述第一热交换器下游的一系列压缩机来连续地压缩所述甲烷产物流的低压部分、中压部分和高压部分；并且
使所述甲烷产物流的经压缩的部分中的一部分作为所述制冷剂循环流来循环。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：在过冷器中冷却所述第二混合流的第一部分；
在所述过冷器之后，在所述第三分馏柱中的内部回流热交换器中进一步冷却所述第二混合流的第一部分；并且
使所述第二混合流的第一部分在所述内部回流热交换器之后并在穿过所述第二热交换器之前通过所述过冷器循环返回。
36.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的方法，所述方法包括：
在第一分离器中将所述供给流分离为第一顶部流和第一底部流；
在第一分馏柱中将所述第一顶部流分离为第二顶部流和第二底部流；
在供给到所述第一分馏柱之前，通过膨胀器膨胀所述第一顶部流；
在第二分馏柱中将所述第二底部流分离为第三顶部流和第三底部流；
在第三分馏柱中至少将第一NRU供给流分离为第四顶部流和第四底部流；
在供给到所述第三分馏柱之前将所述第一NRU供给流分流成第一部分和第二部分；
在第一热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在第二热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后和所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；
在过冷器中通过与所述第四顶部流的热交换来冷却所述第一NRU供给流的第一部分；并且
在供给到所述第三分馏柱之前使所述第一NRU供给流的第二部分穿过第一阀；并且
在供给到所述第三分馏柱之前，通过调整所述第一阀以改变所述第一NRU供给流的第二部分的流速来控制通过所述过冷器的所述第一NRU供给流的第一部分的流速。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括在所述过冷器中冷却之后并在供给到所述第三分馏柱之前，使所述第一NRU供给流的第一部分穿过第二阀；并且
其中，所述第一阀减小所述第一NRU供给流的第二部分的压力，并且所述第二阀减小所述第一NRU供给流的第一部分的压力。
38.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的方法，所述方法包括：
在第一分离器中将所述供给流分离为第一顶部流和第一底部流；
在第一分馏柱中将所述第一顶部流分离为第二顶部流和第二底部流；
在供给到所述第一分馏柱之前，通过膨胀器膨胀所述第一顶部流；
在第二分馏柱中将所述第二底部流分离为第三顶部流和第三底部流；
在第三分馏柱中至少将第一NRU供给流分离为第四顶部流和第四底部流；
在第一热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在第二热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后和所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在过冷器中冷却第四底部流的一部分；
在所述过冷器之后，在所述第三分馏柱中的内部回流热交换器中进一步冷却所述第四底部流的一部分；并且
在所述第三分馏柱中的所述内部回流交换器之后并在穿过所述第二热交换器之前，使所述第四底部流的一部分通过所述过冷器循环返回；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流。
39.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，第一NRU供给流和第二NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
分流器，允许所述第二NRU供给流的全部或一部分绕过所述第三分馏柱，其中所述第二NRU供给流的任何绕过部分与所述甲烷产物流混合；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第二NRU供给流包括所述第三顶部流和所述第二顶部流的第二部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且所述第三底部流包括来自所述供给流的至少90％的乙烷
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流。
40.根据权利要求39所述的系统，在265psia至350psia之间的压力下将所述第一NRU供给流和所述第二NRU供给流供给到所述第三分馏柱中。
41.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第一阀，所述供给流的第二部分穿过所述第一阀；以及
第一制冷器，用于在为所述第二分馏柱侧塔板重沸器提供热量之前冷却第一混合流；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且所述第三底部流包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；
其中，所述第二分馏柱包括底部重沸器和侧塔板重沸器；
其中，所述底部重沸器供应有来自所述供给流的第三部分的热量，并且利用所述第一阀通过调整所述供给流的第二部分的流速来控制所供应的热量的量；并且
其中，在所述第三部分为所述第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，所述供给流的第二部分和所述供给流的第三部分混合以形成第一混合流；并且其中，所述第一混合流为所述第二分馏柱侧塔板重沸器供应热量。
42.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第三热交换器，所述第三热交换器用于在所述第一热交换器中冷却所述第二顶部流的第一部分之前通过与所述第二顶部流的第一部分进行热交换来冷却所述供给流的第四部分；
第一阀，所述供给流的第二部分穿过所述第一阀；其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且所述第三底部流包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；
其中，所述第二分馏柱包括底部重沸器和侧塔板重沸器；
其中，所述底部重沸器供应有来自所述供给流的第三部分的热量，并且利用所述第一阀通过调整所述供给流的第二部分的流速来控制所供应的热量的量；并且
其中，在所述第三部分为所述第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，所述供给流的第二部分和所述供给流的第三部分混合以形成第一混合流；并且
其中，所述第一混合流为所述第二分馏柱侧塔板重沸器供应热量。
43.根据权利要求42所述的系统，还包括第一混合器，所述第一混合器用于混合所述第一热交换器之后的所述供给流的第一部分、在侧塔板重沸器中的热交换之后的所述第一混合流以及所述第三热交换器之后的所述供给流的第四部分，并且其中，这些流是在供给到所述第一分离器之前混合的。
44.根据权利要求42所述的系统，还包括第一压缩机，所述第一压缩机用于压缩所述第三热交换器之后和所述第一热交换器之前的所述第二顶部流的第一部分；并且其中，来自所述膨胀器的能量驱动所述压缩机。
45.根据权利要求42所述的系统，还包括第四热交换器，所述第四热交换器用于在供给到所述第二分馏柱之前通过与混合有所述循环制冷剂流的一部分的所述第四底部流的一部分进行热交换来冷却所述第二底部流。
46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述第四底部流与所述循环制冷剂流混合以形成第二混合流，所述第二混合流随后被分流为所述第二混合流的第一部分、所述第二混合流的第二部分和所述第二混合流的第三部分；
其中，所述第二混合流的第二部分进一步被分流为所述第二混合流的第四部分、所述第二混合流的第五部分和所述第二混合流的第六部分；
并且其中，所述第二混合流的第四部分在所述第四热交换器中冷却所述第二底部流。
47.根据权利要求46所述的系统，还包括第二阀，所述第二混合流的第六部分穿过所述第二阀以降低所述第六部分的压力；
其中，所述第一分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；
并且其中，所述第二混合流的第五部分在所述第一分馏柱内部回流热交换器中被冷却。
48.根据权利要求47所述的系统，还包括第二混合器，所述第二混合器用于混合穿过所述第四热交换器之后的所述第二混合流的第四部分、穿过所述第一分馏柱内部回流热交换器之后的所述第二混合流的第五部分、以及穿过所述第二阀之后的所述第二混合流的第六部分，从而形成第三混合流。
49.根据权利要求48所述的系统，其中，所述第二混合流的第一部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第一部分；
其中，所述第三混合流穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第二部分；
其中，所述第二混合流的第三部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第三部分；并且
其中，所述系统还包括在所述第一热交换器下游的一系列压缩机，通过所述压缩机中的一个或多个来压缩所述甲烷产物流的第一部分、第二部分和第三部分，其中经压缩的流之一中的一部分作为制冷剂循环流来循环。
50.根据权利要求49所述的系统，还包括过冷器；其中，所述第三分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；并且
其中，所述第二混合流的第一部分在穿过所述内部回流热交换器之前在所述过冷器中被冷却，并且随后在穿过所述第二热交换器之前通过所述过冷器循环返回。
51.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：
第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
以及第一阀，所述第一顶部流的第二部分穿过所述第一阀；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且所述第三底部流包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；
其中，所述第三分馏柱包括重沸器；并且其中，所述第三分馏柱重沸器在供给所述第一分馏柱之前供应有来自所述第一顶部流的第一部分的热量，并且所述第三分馏柱重沸器在供给所述第一分馏柱之前利用所述第一阀通过调整所述第一顶部流的第二部分的流速来控制所供应的热量的量。
52.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：
第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
分流器，所述分流器用于在供给所述第三分馏柱之前将所述第一NRU供给流分流为第一部分和第二部分；
过冷器，所述过冷器用于通过与所述第四顶部流的热交换来冷却所述第一NRU供给流的第一部分；以及
第一阀，所述第一NRU供给流的第二部分在供给到所述第三分馏柱之前穿过所述第一阀；并且
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；并且其中，由所述第一阀通过调整在供给到所述第三分馏柱之前的所述第一NRU供给流的第二部分的流速来控制穿过所述过冷器的所述第一NRU供给流的第一部分的流速。
53.根据权利要求52所述的系统，还包括第二阀，所述第一NRU供给流的第一部分在所述过冷器之后并在供给到所述第三分馏柱之前穿过所述第二阀；并且
其中，所述第一阀减小所述第一NRU供给流的第二部分的压力，并且所述第二阀减小所述第一NRU供给流的第一部分的压力。
54.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的系统，所述系统包括：
第一分离器，其中，所述供给流被分离为第一顶部流和第一底部流；
第一分馏柱，其中，所述第一顶部流被分离为第二顶部流和第二底部流；
膨胀器，用于在所述第一分馏柱之前膨胀所述第一顶部流；
第二分馏柱，其中，所述第二底部流被分离为第三顶部流和第三底部流；
第三分馏柱，其中，至少一个第一NRU供给流被分离为第四顶部流和第四底部流；
第一热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
第二热交换器，用于通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
过冷器；
其中所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流；
其中，所述第三分馏柱包括内部回流分离器和内部回流热交换器；并且其中，所述第四底部流的一部分在穿过所述内部回流热交换器之前在所述过冷器中被冷却，并且随后通过所述过冷器循环返回。
55.一种用于从包括氮、甲烷、乙烷和其他组分的供给流中去除氮以产生甲烷产物流和NGL产物流的方法，所述方法包括：
在第一分离器中将所述供给流分离为第一顶部流和第一底部流；
在第一分馏柱中将所述第一顶部流分离为第二顶部流和第二底部流；
在供给到所述第一分馏柱之前，通过膨胀器膨胀所述第一顶部流；
在第二分馏柱中将所述第二底部流分离为第三顶部流和第三底部流；
在第三分馏柱中至少将第一NRU供给流分离为第四顶部流和第四底部流；
在第一热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一分离器之前冷却所述供给流的第一部分，并且在所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
在第二热交换器中通过与所述第四底部流和循环制冷剂流的热交换，在所述第一热交换器之后和所述第三分馏柱之前冷却所述第二顶部流的第一部分；
使所述供给流的第二部分穿过第一阀；
通过冷却所述供给流的第三部分来将热量供应到所述第二分馏柱的底部重沸器；
通过调整所述第一阀以改变所述供给流的第二部分的流速来控制由所述供给流的第三部分供应的热量的量；
在所述第三部分为所述第二分馏柱底部重沸器供应热量之后，所述供给流的第二部分和所述供给流的第三部分混合以形成第一混合流；
并且，在所述第一热交换器中冷却所述第二顶部流的第一部分之前通过与所述第二顶部流的第一部分进行热交换来在第三热交换器中冷却所述供给流的第四部分；
其中，所述第一NRU供给流包括所述第二顶部流的第一部分；
其中，所述第三底部流是所述NGL产物流，并且包括来自所述供给流的至少90％的乙烷；并且
其中，所述甲烷产物流包括所述第四底部流。
56.根据权利要求55所述的方法，还包括在第一混合器中混合所述第一热交换器之后的所述供给流的第一部分、侧塔板重沸器中的热交换之后的所述第一混合流以及所述第三热交换器之后的所述供给流的第四部分，并且其中，这些流是在供给到所述第一分离器之前混合的。
57.根据权利要求55所述的方法，还包括利用第一压缩机来压缩所述第三热交换器之后和所述第一热交换器之前的所述第二顶部流的第一部分；并且其中，在压缩步骤中来自膨胀步骤的能量驱动所述压缩机。
58.根据权利要求55所述的方法，还包括在供给到所述第二分馏柱之前冷却所述第二底部流，其中，所述第二底部流在第四热交换器中通过与混合有所述循环制冷剂流的一部分的第四底部流的一部分进行热交换而被冷却。
59.根据权利要求58所述的方法，还包括：将所述第四底部流与制冷剂循环流混合以形成第二混合流；
将所述第二混合流分流为所述第二混合流的第一部分、所述第二混合流的第二部分和所述第二混合流的第三部分；
将所述第二混合流的第二部分分流为所述第二混合流的第四部分、所述第二混合流的第五部分和所述第二混合流的第六部分；并且
其中，所述第二混合流的第四部分在所述第四热交换器中冷却所述第二底部流。
60.根据权利要求59所述的方法，还包括：通过使所述第二混合流的第六部分穿过第三阀来降低所述第二混合流的第六部分中的压力；并且
在所述第一分馏柱中的内部回流交换器中冷却所述第二混合流的第五部分。
61.根据权利要求60所述的方法，还包括：将穿过所述第四热交换器之后的所述第二混合流的第四部分、穿过所述第一分馏柱内部回流热交换器之后的所述第二混合流的第五部分、以及穿过所述第三阀之后的所述第二混合流的第六部分进行混合，从而形成第三混合流。
62.根据权利要求61所述的方法，还包括使所述第二混合流的第一部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第一部分；
使所述第三混合流穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第二部分；
使所述第二混合流的第三部分穿过所述第二热交换器，并且随后穿过所述第一热交换器以形成所述甲烷产物流的第三部分；
通过在所述第一热交换器下游的一系列压缩机来连续地压缩所述甲烷产物流的第一部分、第二部分和第三部分；
并且使所述甲烷产物流的经压缩的部分之一中的一部分作为所述制冷剂循环流来循环。
63.根据权利要求62所述的方法，还包括：在过冷器中冷却所述第二混合流的第一部分；在所述过冷器之后，在所述第三分馏柱中的内部回流热交换器中进一步冷却所述第二混合流的第一部分；并且
使所述第二混合流的第一部分在所述内部回流热交换器之后并在穿过所述第二热交换器之前通过所述过冷器循环返回。
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