TW316944B - - Google Patents

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Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^10944 A7 B7五、發明説明（1 ) 發明範疇 本發明係關於多成分混合物之低溫分離，且尤指於此方 法中以汽化熱交換而利用熱成分汽提。 發明背景 低沸點氣體混合物可經由低溫之相變化而立即分離。分 離此等混合物之一方法類型係部份冷凝，其中係於相對高 壓下冷卻進料氣體流至低於混合物露點之溫度，以冷凝重 餾分，可分別回收經冷凝液體與未經冷凝之蒸汽而爲產品 。典型地，通常係於較低壓力下再溫熱經冷凝之液態餾分 且至少部份再汽化。此一方法可得較高沸點成分之高回收 ，但由於無純化步驟，此方法無法於高純度下回收此等產 物。類似地，若欲回收較低沸點成分，亦難以得到良好分 離。爲增加回收餾分之純度，業已於再汽化步驟中併入多 個溫熱區域及額外分離器，但此顯然增加方法之複雜性卻 只增進微小的產物純度。此類型方法業經建議於c2+、c3+ 或c4+烴類之分離與回收。 L. M. Lehman 業已於"Cryogenic Purification of Hydrogen"， Energy Progress, Vol. 3，No. 1, pp 7-12( 1983 年3 月）及美國 專利第4,559,069號中述及簡單的部分冷凝方法。美國專利 第3,373,5 74、4,256,476及4,726,826號則揭示在較重產物 尤指C2+、（：3 +或C4 +烴類之再汽化中使用多個溫熱及分離 步驟之較複雜部分冷凝方法。 美國專利第2,994,966號揭示一分離烴混合物之方法，其 係使用具内部擋盤之直立式殼管式熱交換器，其中於管内 -4- I -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐）
經濟部中央標準局負工消費合作社印装 五、發明説明（2 ) 發生伴隨汽化及汽提之液-汽對流，而於管外部表面則發 生伴隨汽凝及吸收之液-汽對流，穿越管壁而產生熱交換 、但於管内及管外則同時發生質傳。於另一具體實施例中 ，液體於向上流中低溫冷卻，熱則透過管壁而傳至其中汽 化及汽提同時發生之液-汽對流區。 可經由在多階段蒸餾塔之蒸餾而以較高純度回收較高沸 點產物。此技術雖增加產物純度，確大幅增加用於蒸餾塔 及如再沸器、冷凝器、回流液儲器及泵等相關設備之成本 。美國專利第4,695,303、4,698,081及5,275,005係揭示併 入脱甲烷蒸餾塔以產生相對高純度之C 2 +產物流。類似地 ’.美國、專利第 4,666,483、 4,710,214 > 4,711,651 ' 4,714,487、4,752,3 12、4,854,955 與 4,921,514 號係揭示使 用脱乙烷塔以產生高純度C 3 +產物流之方法。 另一分離低沸點氣體混合物之方案係吸解油吸收方法， 其中，係使用較重烴油（吸解油）而自進料氣體吸收C 2 +及/ 或C 3 +烴類。此方法雖可提供較高產物純度，其通常較以 部分冷凝重、較高沸點烴類而進行之方法需要較高動力密 度，因需接著自吸收油餾分及其吸收之輕雜質分離所吸收 之〇2 +及/或（：3 +產物成分。美國專利第4,272,269號揭示一 此種方法，其係使用經冷凍之C5吸收油而自天然氣進料中 分離C3 +成分。美國專利第4,698,081號亦建議一類似方法 ’其揭示於一方法中迴流C3 -C5烴餾分至脱甲烷塔而作爲 吸收油，以增加自天然氣進料回收C 2。其他分離方法則揭 示於美國專利第 4,942,305、4,881,960 及 4,966,612 號。 -5- n I I I m n n -^ V HI--- m IK 丁---I ...丨- . . . !. . (.^ 0¾ i M {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
6944 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7_^_五、發明説明（3 ) 所有上述技術均具共同的缺點。當希望增加較重、較高 沸點成分（如，C 2及較重烴類）之回收時，更多輕成分會伴 隨額外量之較重成分冷凝而爲雜質。此致使較低的產物純 度，而需額外的分離及/或蒸餾設備以移除該額外雜質及 產生高純度產品。此額外設備顯然增加方法成本。 本發明可解決此等問題，於本發明，經由在單一步驟中 合併熱傳與質傳，經來自一或更多個冷却操作物料流之間 接熱傳而同時加熱液態流且汽提溶解之輕雜質。可進一步 分離該經汽提之液態流成個別之高純度產物，而毋需另外 的操作步驟以移除較低沸點雜質。 發明概述 本發明係一分離含一或更多種較重、較高沸點成分與一 或更多種較輕、較低沸點成分之液態進料混合物之方法， 其中，係將該液態進料引入具上端及下端之第一群直立流 動通路中，其中該通路係安置成與一或更多群通路在一熱 傳-質傳區内間接熱交換者。該液態進料混合物係通至該 上端而向下流經該第一群直立流動通路，其中，該向下流 動液體係以於該額外流動通路群之一内部流動之冷凝操作 流體之間接熱交換而溫熱，其中，該氣體係部分汽化形成 蒸汽，該蒸汽則向上流動而提供該向下流動液體對流之汽 提媒質，此促進較輕成分自液體汽化且增加向上流動蒸汽 中之較輕成分與增加向下流動液體中之較重成分。自該第 一通路群上端取出增加較輕成分之蒸汽流，而於增加較重 成分之液態產物則自該第一通路群之下端取出。 ---------1 i-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 -6- 表纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ _B7_五、發明説明（4 ) 於本發明之一應用中，該較重、較高沸點成分係含具二 或更多碳原子之烴類，且較低沸點成分係含甲烷。於另一 應用中，該較輕、較低滞點成分係含一或更多選自氦、氫 、氮及一氧化碳之成分。或者，該較重，較高沸點成分係 含甲烷且該較輕、較低沸點成分係含氫及氮。此方法亦有 用於分離含甲烷、氫及一氧化碳之混合物，其中，液態產 物中之甲烷及一氧化碳增加，而汽態產物之氫增加且含低 濃度甲烷及一氧化碳。 該冷凝操作流體可爲與汽化液態進料間接熱交換之部份 冷凝溫進料氣體，其中，係將生成之經部份冷凝進料氣體 分成第一蒸汽及第一液體，且該第一液體係提供至該熱交 換-質傳區之液態進料。或者，將生成之經部份冷凝進料 分離成第一蒸汽與第一液體，該第一液體係經減壓且分離 成第二液體與第二蒸汽，且該第二液體則提供熱交換-質 傳區之液態進料。或者，將該經減壓第一液體與增加之較 輕成分之蒸汽流合併，該蒸汽流係自第一通路群之上端取 出。如早先所述般地將該合併流分離成第二液體與第二蒸 汽。 可經由在熱交換-質傳區内另一額外流動通路群内流動 之冷操作流之間接熱交換，而進一步冷凝該溫進料氣體， 此冷操作流係經由膨脹上述第二蒸汽至較低壓力而提供至 少一部汾。或者，該冷操作流係經由膨脹一部份具增加較 重成分之液態產物至較低壓力而提供。 視需要地，將另一蒸汽流引入該第一直立流動通路下端 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 316944 A7 __B7_ 五、發明説明（5 ) ，其中，該另一蒸汽流係向上流經該通路且於向下流動液 體中提供對流之額外汽提媒質，由此而促使較輕成分自該 液體之額外汽化，而進一步增加向上流動蒸汽中之較輕成 分。 於本發明另一具體實施例中，係於蒸餾塔中將具增加較 重成分之液態產物分離成汽態頂部流及液態底部流，至少 一部份該液態底部流係提供於至少一額外流動通路群内流 動之操作流體，以提供熱給向下流經第一直立流動通路之 汽化液態進料混合物。至該熱交換-質傳區之液態進料混 合物係含曱烷及一氧化碳之較重、較高沸點成分及氫之較 輕、較低沸點成分；該來自蒸餾塔之液態底部流係富含甲 梭。 視需要地，將一氧化碳流引入第一直立流動通路下端， 其中，一氧化碳流係向上流經該通路且提供向下流動液體 對流之額外汽提媒質，由此而促使額外氫自液體汽化。視 需要地，經由蒸館塔底部液體之間接熱交換而部份冷凝另 --氧化碳流，由此而汽化一部分液體以提供該塔蒸出 (boilup)蒸汽，且令生成之經冷凝一氧化碳混合物向上流 經在熱交換-質傳區之另一流動通路群，以傳遞額外熱至 向下流經直立流動通路群之液體。 本發明方法係降低成本且，於大部份應用中，降低消粍 之動力，前述係與先前技藝自精煉流回收C 2及較重烴、自 較重液體移除所溶解之氦、氫或氮、自氫/烷混合物回收 氫、及自合成氣體回收氫及一氧化碳之方法相比較。 -8- 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 、裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 ___B7_ 五、發明説明（6 ) 圖式簡單説明 圖1係本發明一具體實施例之示意流程圖。 圖2係本發明另一具體實施例之示意流程圖。 發明之詳細説明 本發明基本概念係，於如板-,鳍核式熱交換器之熱交換_ 質傳裝置中，同時溫熱且汽提液態進料混合物，經由間接 熱交換而同時冷却一或更多操作流，以提供溫熱液態進料 混合物之熱。此概念係有用於一般於低溫進行之許多分離 類型中，以分離輕烴類混合物與含低沸點成分（如氫、氦 、曱烷、氮及一氧化碳）之混合物。 示於圖1之本發明第一具體實施例係用以分離含氫、甲 坑及C 2 +烴類之混合物。於1〇〇至8〇〇 psia及接近周圍溫度 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 n· m n «n .^1 ii m m n m m II -li 1 丁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之進料氣體1，係經由以一或更多隨後定義之溫熱操作流 間接熱交換，而於板-鰭核式熱交換器5之管路3中冷却且 部份冷凝。於分離器9中分離經部份冷凝之進料7 (典型在-50至-175°F)，以產生含進料氣體1中之絕大部份氫氣與大 部份曱烷之蒸汽1 1，及具增加C 2 +烴類且含部份溶解之甲 烷與氫之液體1 3。液體1 3視需要經由閥1 5閃蒸且於分離 器1 7分離成含額外氫及甲烷之蒸汽1 9與具進一步增加之 C 2 +烴類之液體2 1。可將蒸汽2 3 (随後定義）引入分離器1 7 且與蒸汽1 9離開。視需要地，直接將蒸汽2 3與蒸汽1 9合 併。若液體1 3未於分離器1 7前閃蒸，則不使用分離器9且 將經部份冷凝之進料7直接引入分離器1 7中。 將主要含(：2 +烴類且其餘爲甲烷及氫之液體21通至且向 -9- 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS〉A4規格（210X297公釐） __ ▲勃趣1:..' ， ._ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明説明（7 ) 下流經板-鰭核型熱交換器5之汽提管線2 5。當流體向下流 動，加熱及部份汽化便發生；蒸汽上升而作爲促使如甲烷 及氫及較輕成分之額外汽化。至少一部份至向下流動液體 之熱可經由與管線3中之冷却進料氣體間接熱交換而提供 。自汽提管線25底部取出之液態產物27係含C2 +烴類且實 質上無甲烷及氫。視需要地，於汽提管線2 5底部引入氣體 2 8且令其向上流動以促使輕成分自向下流動流體之額外汽 提。該額外氣體可爲任何促進汽提且與液態產物2 7或輕成 分1 9及3 1之純度及回收要求相容者。 可經由於管線2 9中之溫熱蒸汽1 9 (其係產生經溫熱之氫 成分3 1 )可提供冷凝進料氣體1之額外冷却；蒸汽1 9之壓 力可視需要地經過閥3 3而降低。可視需要地將得自其他與 本發明方法聯合操作之步驟中之額外冷操作氣體3 5，與蒸 汽1 9合併以供於管線2 9之溫熱。若需要，可經由流經管 線3 9之冷凍劑3 7而提供供進料冷却之額外冷凍作用。或 者，可經由自汽提管線2 5取出之流出液態產物2 7之部份 3 0、於需要時經閥3 2而降低壓力、且溫熱管線3 4之物料 流，而提供額外冷;東作用。 可如所需地經由冷却於板-鰭核型熱交換器5額外管線（ 未示出）中之其他操作流，而提供溫熱於汽提管線2 5中向 下流動之烴類液體之額外熱。 板-鰭核型熱交換器5係低溫分離界中習知之具眾多管線 或眾多通路熱交換之類型。每一管線或通路係含眾多歧出 流動槽；以平均分佈流入流體至每一流動槽、且自每一流 -10- 本纸張尺度逋用中國困家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 1 -批衣------、訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 316944 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 動槽平均取出流出流體。使用於本發明之板-鰭交換器之 汽提管線結構係與習用板-鳍交換器相同，具一般使用於 低溫操作類型之銅焊紹（brazed aluminu)板-鰭熱交換器係 極適於本發明。供汽提操作之管線使用並不需要大幅改變 交換器，故無額外費用產生。汽提管線2 5係垂直安置且其 他管線一般亦垂直安置。溫熱及冷却流較佳係於相鄰流動 槽内逆向流動。 可經由調整經部份冷凝進料7之溫度而調整所欲烴產物 之回收。C 2 +烴產物之高回收係需較低溫度（如，約-150 °F ) ，而較重C 4 +產物之回收則需較高溫度（如，約-25 °F )。 C2 +烴產物之純度（即，殘留較輕成分之濃度）係由提供有 效分離階段數目及熱輸入之汽提管線2 5設計而定。一般爲 提供合意之烴產物純度，至少需要二且較佳三至十二個分 離階段。 視需要地，可使用另一於板-鳍熱交換5之管線而增加具 一分離之閃蒸分離器及液體汽提管線（未示出）之第二進料 冷却及蒸汽/液體分離步驟。或者，可使用一分離之板-鰭 熱交換以供該液體汽提管線。於此選用構造中，可於第一 分離器及汽提管線中回收含C 4及較重烴類之產物，且可於 第二分離器及汽提管線中回收（：2/(：3烴產物。 可於圖2所示另一具體實施例中利用如上述之使用板-鰭 核型熱交換器以供汽提操作。於此具體實施例中，自熱交 換器5 1底部取出具增加較重成分之液態產物6 3，係於蒸 餾塔7 1中分離成汽態頂部流7 3及液態底部流7 5。該液態 -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 訂 丨線 本紙張A度適用中困國家揉率（CNS ) A4«L格（210X297公釐）
A7 B7 五.、發明説明（9 ) 底部8流係提供於管線8 3及9 5而供汽化在汽提管線4 9向下 流動之進料液體之溫操作流體。此一具體實施例可用於， 例如，如下説明具體實例之分離含氫、一氧化碳及甲烷之 合成氣體混合物。亦可使用本發明此具體實施例以分離其 他低沸點混合物。 參考圖2，含一氧化碳及甲烷與最多5莫耳％溶解氧之液 態進料流4 1典型係於5 0至400 psia及-250至-3 10 °F下、與 蒸汽4 5 (隨後定義）流入分離器4 3内，且液體4 7係流入板-鰭核型熱交換器5 1之汽提管線4 9。當液體於汽提管線4 9 内向下流動，溫操作流5 3 (隨後定義）便於該熱交換之管線 5 5内向上流動且冷却，而傳遞熱至汽提管線4 9中之部份 汽化液體。於汽提管線4 9内產生之蒸汽係向上流動且經由 促使溶解氫氣化而汽提該液體。將含氫蒸汽4 5 (其可含部 份順道併入之液體）引入分離器4 3且由之取出富氫蒸汽4 7 〇 視需要地，分離器4 3之上部可包括含填充物或盤之質傳 區，且冷液態甲烷9 8向下流經此區而吸收一氧化碳，而降 低富氫流5 7中一氧化碳之損失。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經汽提之液體5 9 (其可含部份順道併入之蒸汽）係流至分 離器6 1且由之取出液態一氧化碳-甲烷產物6 3 (其係實質 上無氫）。視需要地將一氧化碳蒸汽6 5引至分離器6 1中， 且將由之取出之蒸汽6 7引至汽提管線4 9而作爲額外的汽 提媒質，以促使氫自該向下流動液體汽化。當此額外汽提 蒸汽向上流動且於汽提管線4 9中冷却，其將於管線上部冷 -12- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4^格（210X297公釐） 31β944
、發明説明（1〇 ) 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 凝且與其中之液體一起向下流動，因此只有少量一氧化碳 損失於氫蒸汽流5 7中。 匕將來自分離器61之液體63引入作爲進入蒸餾塔71之液 ·%進料6 9 ’以精餾成一氧化碳蒸汽頂部流7 3及液態曱烷 之底部流7 5。視需要地，係溫熱液體6 3之餾分7 9且於熱 又換步驟（未示出）中部份汽化，且將之送回作爲蒸餾塔71 之汽液/進料81。板-鰭核型熱交換器51及蒸餾塔71典型 係與甲烷清洗塔成一體、且併含熱交換步驟（未示出）。液 <t»、甲燒底部流7 5係流經另一於板·緒核型熱交換器5 1中之 官線8 3 ’且提供汽化汽提管線4 9中之液體之額外熱量。 加壓經冷却之液態曱烷流8 5且將之分成物料流8 7及8 9 ; 物料流8 9於溫熱後可作爲燃料，視需要將物料流8 7分成 物料流9 1 (其係經減壓且送回蒸餾塔7丨）及物料流9 3 (其係 於管線9 5中進一步冷却且取出作爲液態甲烷9 7，其係經 引至甲烷清洗塔（未示出）中，以自氫中吸收—氧化碳）。 因此，一部份汽提於汽提管線49中之液體之操作熱係經由 來自蒸餾塔7 1 (其係分離該經汽提之液體6 3 )之熱而以— 體之方式提供。 如較早所述，可經物料流5 3而將額外的熱傳至汽提管線 49内之液體中。於再沸器101中部份冷凝高壓一氧化碳蒸 汽流9 9，以提供蒸餾塔7 1中之蒸汽蒸出，且該經部份冷 凝之物料流係於分離器1 〇 3中分離而提供物料流5 3作爲液 態一氧化碳。將部份經冷却之一氧化碳液體105送回作爲 蒸餾塔7 1之迴流107且剩餘物1〇9於進一步熱交換（未示出） -13- 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4規格（210X297公煃） 齡·… ._ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 丨裂· -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ^16944 A7 B7 五、發明説明（11 ) 後而成爲最終一氧化碳產物之一部份。 本發明此一具體實施例係説明一體之熱交換-質傳區及 一蒸餾步驟之應用，其中係經由來自蒸餾步驟之流體而提 供促進熱交換-質傳區之汽提管線中之汽提，該蒸餾步驟 係分離經汽提液體成產物成分。雖然圖2具體實施例於上 述説明係用以自合成氣體分離氫、一氧化碳及甲烷，亦可 以此方法分離其他低沸點氣體混合物。此等分離包括，但 不限於，自天然氣排除氮及自天然回收氦。 本發明與先前技藝之區分，尤其在於提供熱至於汽提管 線中向下流動之汽化液體之方法。於一具體實施例中，此 熱係經由與在相鄰流動通路群内之冷凝操作流體間接熱交 換而提供，且所生成之經部份冷凝操作流體係經分離而提 供至汽提管線之液態進料。於此具體實施例之一例中，係 於提供汽提管線液態進料前閃蒸該液態進料至較低壓力且 自生成之蒸汽分離。於另一具體實施例中，係經由與液態 底部流（經由蒸餾來自汽提管線之經汽提液態產物而得）間 接熱交換，而提供向下流動汽化液體熱量。經由來自另一 含另一操作液體之相鄰流動通路群之間接熱交換而提供額 外熱量，該操作液體事先供給間接熱，以於經汽液態產物 之蒸餾中產生蒸出蒸汽。 實例1 以依據下列實例之熱及質量平衡來説明圖1具體實施例 。於279 psia及周圍溫度之進料氣體1係含氫、甲烷及於典 型富氫精煉之廢氣中之C 2至C 5 +烴類。冷却該物料流至- -14- 本紙張/Ut適家揉準（CNS > ( 210X297公釐) 一-裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -丨線 A7 B7 五、發明説明（12 ) 80 F且於板-緒熱交換器之熱交換管線3中部份冷凝。於分 離器9分離經部份冷凝之進料7且經經過閥1 5而閃蒸生成 之液體1 3及56 psia且由此而冷却至_86Τ。自分離器1 7取 出液體2 1且令其於汽提管線2 5内向下流動，促使氫、甲 烷及乙燒蒸發至汽相，抽取該汽相而作爲蒸汽2 3且送回分 離器1 7。以脱乙烷器之方式操作圖1系統，如此則液態產 物27含C3及較重烴類且具低濃度C2及較輕成份。取出主 要含氫、曱烷及乙烷之蒸汽流1 1及1 9以進一步加工。於 4 8 °F及55 psia下取出含97莫耳％C3及較重烴類與不及1 ppmv甲烷及氫之液態產物流2 7。經由在管線3 9内之外部 冷凝劑3 7而提供進料冷却之額外冷；東，且管線3 4未使用 。實例1之物料流概述於表1。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> .裝· -訂 線 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 -15 表紙張Λ度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（13 ) A7 B7 表1 實例1物料流之概述 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 物料流編號(圖1) 1 13 14 (液體） 14 (蒸汽） 23 27 磅莫耳/小時 H2 4294.8 2.5 0.1 2.4 0.1 0.0 C1 2483.6 23.5 9.6 13.9 9.6 0.0 C2 500.6 81.7 77.0 4.7 70.4 6.6 C3 173.1 105.0 104.3 0.7 14.8 89.5 C4，s 56.4 50.5 50.4 0.1 1.3 49.1 C5+ 68.5 68.0 68.0 0.0 0.1 67.9 總量 7577.0 331.2 309.4 21.8 96.3 213.1 莫耳％ H2 56.68 0.75 0.03 11.01 0.10 0.00 C1 32.78 7.10 3.10 63.76 9.97 0.00 C2 6.61 24.67 24.89 21.56 73.10 3.10 C3 2.28 31.70 33.71 3.21 15.37 42.00 C4，s 0.74 15.25 16.29 0.46 1.35 23.04 C5+ 0.90 20.53 21.98 0.00 0.10 31.86 總量 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 T 60 -80 -86 -86 -28 48 psia 279 274 56 56 55 55 __ -16- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一—裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14) 實例2 以依據下列實例之另一熱及質量平衡來進一步説明本發 明’其中圖1具體實施例係運作爲脱甲炫器，以移除曱燒 及較輕成分且產製不需高C2回收且具低甲烷含量之c2 +產 物。於279 psia及周圍溫度之進料氣體1係含氫、甲烷及於 典型富氫精煉之廢氣中之（^至（：5 +烴類。冷却該物料流至 -80 °F且於板-鳍熱交換器之熱交換管線3中部份冷凝。於 分離器9分離經部份冷凝之進料7且經經過閥1 5而閃蒸生 成之液體1 3及56 pSia且曱此而冷却至_86下。此係移除大 約一半存於閃蒸蒸汽1 9内之甲燒及較輕成分。自分離器 1 7取出液體2 1且令其於汽提管線2 5内向下流動，促使氫 及曱烷蒸發至蒸汽相，抽取該汽相而作爲蒸汽2 3且送回分 離器2 1。取出主要含氫及甲烷之蒸汽流丨丨及1 9以進一步 加工（例如，回收物料流丨丨之氫）且供接下來的冷凍回收。 熱交換器5之汽提管線25係設計成提供足夠的熱進量及 汽提階段’以自進料液體21實質上移除殘留甲烷及較輕成 分。於-14 °F及55 psi a下取出含約0· 1莫耳％甲烷及氫之液 態產物流2 7。於此實例中’係於管線！ 9提供用於進料冷 却之額外冷凍作用，且蒸汽流1 9係與自氫回收段（未示出） 送回之輕氣體流3 5混合。實例2之物料流係概述於表2。 -17- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 九 、裝 訂 (線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 316044 A7 __B7 五、發明説明（15 ) 表2 實例2物料流之概述 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 物料流编號(圖1) 1 13 14 (液體） 14 (蒸汽） 23 27 磅莫耳/小時 H2 4294.8 2.5 0.1 2.4 0.1 0.0 C1 2483.6 23.5 9.6 13.9 9.3 0.3 C2 500.6 81.7 77.0 4.7 6.9 70.1 C3 173.1 105.0 104.3 0.7 1.2 103.1 C4，s 56.4 50.5 50.4 0.1 0.1 50.3 C5+ 68.5 68.0 68.0 0.0 0.0 68.0 總量 7577.0 331.2 309.4 21.8 17.6 291.8 莫耳％ H2 56.68 0.75 0.03 11.01 0.57 0.00 C1 32.78 7.10 3.10 63.76 52.84 0.10 C2 6.61 24.67 24.89 21.56 39.20 24.02 C3 2.28 31.70 33.71 3.21 6.82 35.33 C4，s 0.74 15.25 16.29 0.46 0.57 17.24 C5+ 0.90 20.53 21.98 0.00 0.00 23.30 總量 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 T 60 -80 -86 -86 -60 14 psia 279 274 56 56 55 55 IL-------< -裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 線 • 18- 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -, ~ , ·.......
五、發明説明（16 ) ' 實例3 依據圖2方法進行熱量及質量平衡，以分離主要含甲貌 及一氧化碳且含較少但顯著量氫之物枓流。分離此進料流 4 1以回收液體4 7，其係於汽提管線4 9中部份汽化且汽提 。引入一氧化碳蒸汽6 5以促使管線4 9内之汽提，且自分
V 離器4 3回收含部份一氧化碳之富氫流5 7。進一步於蒸館 塔71中分離僅含〇_〇55莫耳％氫之經汽提液體63，以產生 高純度一氧化碳蒸汽7 3及液態甲烷產物7 5。經由冷却液 態甲烷7 5及液態一氧化碳5 3而提供汽提管線4 9熱量。熱 量及質量平衡係概述於表3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 等 訂 線 經濟部中央樣準局負工消费合作社印製 本纸張Xjt逍用中國國家揉準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（17 ) 表3 實例3物料流之概述 物料流编號(圖2) 41 53 57 63 65 75 93 流動，碎莫耳/小時 3939 1209 256 3703 20 1134 1134 壓力，psia 170 455 170 170 456 43 475 溫度’ F -288 -227 -285 -245 -214 -232 -237 組合，莫耳。/〇 h2 4.6 0.1 70.3 0.1 _· 一 —— n2 0.5 0.8 0.4 0.5 — — — CO 56.1 98.8 27.4 58.3 100 — — Ar 0.1 0.2 — 0.1 — -- — ch4 37.5 0.1 1.6 39.7 — 97.6 97.6 c2h6 1.2 — — 1.3 — 2.4 2.4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明方法係降低成本且於大部份情形中均較先前技藝 ，自如具有例如氫及曱烷等較輕成份之類烴類之混合物中 回收高純度C 2 +烴產物之方法，更具能量效益。可能於單 一熱交換/質傳裝置中併入進料流之冷却、C 2 +烴產物之純 化、其他操作物料流之溫熱、及冷凝劑流之溫熱（若需要） 。對任何所欲產物回收程度而言，本發明係可以極小之裝 備成本增加而提供較習用部份冷凝方法更多分離階段及更 高產物純度。 -20- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五 、發明説明（18 ) A7 B7 本發明可較習用蒸餾或吸鉉 五* 飞及解油吸收万法（其需包括塔、 再沸器、冷凝器、儲存器及孓筌雜认继田、 益次衣辛額外裝置）。可經由少量 改變板-鰭核型熱交換器之汽楹昝 < a k f線设計而非經由此等額 外設備，而增加產物純度及/或回收率。 一本發明重要特徵係於前述揭示中完全描述，熟悉此項技 藝之人士可瞭解本發明，且於未悖離其基本精神及未偏離 如下申請專利之範園下進行各式變化。 ---------^ r裝-- (請先閲讀背面之注意事項存填寫本貫) .，線_ 經濟部中央標準局員工消费合作杜印装 21 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 ^16944 Γ、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種分離含一或更多種較重、較高沸點成分與一或更多 種較輕、較低沸點成分之液態進料混合物之方法，其包 括： (a) 將該液態進料混合物引入具上端及下端之第一群直 立流動通路中，其中該通路係安置成與一或更多群 通路在一熱傳-質傳區内間接熱交換者； (b) 將該液態進料混合物引入通至該上端且向下流經該 第一群直立流動通路，且於向下流動期間經由以於 該額外流動通路群之一内部向上流動之冷凝操作流 體之間接熱交換而溫熱，其中該液態進料混合物係 經部份汽化而形成於該第一直立流動通路群内向上 流動之蒸汽，而提供該向下流動流體對流式汽提媒 質且促使較輕成份自該液體汽化，由此而增加向上 流動蒸汽中之較輕成分且增加向下流動液體中之較 重成分； (c) 自該第一通路群上端取出具增加較輕成分之蒸汽流 ;及 (d) 自該第一通路群下端取出具增加較重成分之液體產 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 物。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該較重、較高沸 點成分係含具二或更多個碳原子之烴類，且該較輕、較 低沸點成分係含甲烷。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該較重、較高沸 點成分係含具三或更多碳原子之烴類，且該較輕、較低 -22- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐）
    經濟部中央標準局肩工消費合作社印製 六、申請專利範圍 沸點成分係含曱烷及乙烷。 4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該較輕、較低沸 點成分係含一或更多個選自氦、氫、氮及一氧化破之成 分。 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該較重、較高沸 點成分係含甲烷且該較輕、較低沸點成分係含氫及氮。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該液態進料係含 甲烷、氫、及一氧化碳，該液態產物係具增加之甲烷及 一氧化碳，且該蒸汽流係具增加之氫且含較低濃度之甲 燒及一氧化碳。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該直立流動通路 係含於一核型板-鰭熱交換器内。 8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該冷凝操作流體 係一進料氣體，其係經由與步驟（b)之該汽化液態進料 之間接熱交換而部份冷凝，其中係將生成之經部份冷凝 進料分成第一蒸汽與第一液體，且其中該第一液體係提 供至該熱交換-質傳區之該液態進料。 9. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該冷凝操作流體 係一進料氣體，其係經由與步驟（b)之該汽化液態進料 之間接熱交換而部份冷凝，其中係將生成之經部份冷凝 進料分成第一蒸汽與第一液體，該第一液體係經減壓且 分離成第二液體與第二蒸汽，且該第二液體係提供至該 熱交換-質傳之該液態進料。 10. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該第一液體於降 -23- 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐） n I n - ί ^^1 ....... -- I - -I -.-——..... (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 壓後係與步驟（C)之該蒸汽流合併。 11. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中係經由於位於該 熱交換·質傳區内之另一該額外流動通路群内流動之冷 操作流之間接熱交換而進一步冷凝該進料氣體，其中係 經由膨脹該第二蒸汽至較低壓力而至少提供一部份該冷 操作流。 12. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該冷凝操作流體 係經由於位於該熱交換-質傳區内之另一該額外流動通 路群内流動之冷操作流之間接熱交換而進一步冷凝，其 中係經由膨脹一部份步驟（d)之該液態產品至較低壓力 而提供該冷操作流。 13. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另包括將一額外蒸 汽流引入該第一直立流動通路群之下端，其中該額外蒸 汽流係向上流經該通路且提供該向下流動液體額外對流 汽提媒質，因此而促使較輕成分自該液體之額外汽化， 而進一步增加於向上流動蒸汽内之該較輕成分。 14. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該液態進料混合 物係得自蒸餾塔、分餾塔或回流冷凝器之液態產物。 15. —種分離含一或更多種較重、較高沸點成分與一或更多 種較輕、較低沸點成分之液態進料混合物之方法，其包 括： (a)將該液態進料混合物引入具上端及下端之第一群直 立流動通路中，其中該通路係安置成與一或更多群 通路在一熱傳-質傳區内間接熱交換者； -24- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 ^16944 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (b) 將該液態進料混合物引入通至該上端旦向下流經該 第一群直立流動通路，且於向下流動期間經由以於 該額外流動通路群之一内部向上流動之操作流體之 間接熱交換而溫熱，其中該液態進料混合物係經部 份汽化而形成於該第一直立流動通路群内向上流動 之蒸汽，而提供該向流動流體對流式汽提媒質且促 使較輕成份自該液體汽化，由此而增加向上流動蒸 汽中之較輕成分且增加向下流動液體中之較重成分 (c) 自該第一通路群上端取出具增加較輕成分之蒸汽流 :及 (d) 自兹'寧一通路群下端取出具增加較重成分之液體產 其中於步驟（d)具增加較重成分之液態產物係於蒸餾塔 中分離成汽態頂部流與液態底部流，且其中該液態底部 流之至少一部份係提供步驟（b)之於該額外流動通路群 之一内部向上流動之該操作流體。 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 16. 根據申請專利範圍第1 5項之方法，其中該液態進料混 合物係含甲烷及一氧化碳之較重、較高沸點成分及氫之 較輕、較低沸點成分，且其中該液態底部流係富含甲烷 〇 17. 根據申請專利範圍第1 6項之方法，其另包括得到一氧 化碳蒸汽流及將該流之一部份引入該第一直立流動通路 之下端，一氧化碳係於該通路内向上流動且提供該向下 -25- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD r、申請專利範圍 流動液體額外之對流汽提媒質，由此而促使氫自該液體 之額外汽化。 18. 根據申請專利範圍第1 7項之方法，其另包括經由與該 蒸餾塔底部之液體間接熱交換而冷却且至少部份冷凝該 一氧化碳流，由此而汽化一部份該液體以提供該塔蒸出 蒸汽，且令生成之經冷凝一氧化碳流向上通經另一於該 熱交換-質傳區内之該額外流動通路群，以傳遞額外熱 量至該向下流經該第一直立通路群之液體。 19. 根據申請專利範圍第1 6項之方法，其另包括令來自該 第一通路群上端之該蒸汽流與吸收來自該蒸汽流之殘留 一氧化碳之液態甲烷流接觸，且於將該液態進料混合物 引入該第一直立通路群之前合併該生成物料流與該液態 進料混合物。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 6 2 I 本紙張尺度逍用中國國家梂率（CNS ) A4规格（210X297公釐）
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