TWI477595B - 碳氫化合物氣體處理 - Google Patents

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Tony L Martinez
John D Wilkinson
Joe T Lynch
Hank M Hudson
Kyle T Cuellar
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Ortloff Engineers Ltd
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Description

碳氫化合物氣體處理
本發明是關於含碳氫化合物之氣體的分離方法及設備。
乙烯、乙烷、丙烯、丙烷及/或重碳氫化合物可回收自各種氣體，例如天然氣、煉油氣及獲自其他碳氫化合物材料(例如煤炭、原油、石油腦、油頁岩、瀝青砂及褐煤)之合成氣流。天然氣通常具有較大比例含量的甲烷及乙烷，亦即甲烷及乙烷共佔氣體之至少50莫耳百分比。該氣體也含有相對較少量的重碳氫化合物(例如丙烷、丁烷、戊烷等等)，以及氫、氮、二氧化碳及其他氣體。
本發明大體而言是關於從此等氣體流回收乙烯、乙烷、丙烯、丙烷及重碳氫化合物。根據本發明將處理之氣體流的典型分析，以莫耳百分比計將為大約90.5%甲烷、4.1%乙烷及其他C2 成分、1.3%丙烷及其他C3 成分、0.4%異丁烷、0.3%正丁烷及0.5%戊烷+、加上構成剩餘部分之氮及二氧化碳。有時也存在含硫氣體。
就天然氣及其液態天然氣(NGL)組分二者價格的歷史週期性波動而言，已不時在降低乙烷、乙烯、丙烷、丙烯及作為液態產物之較重成分的增加價格。此結果造成有需要提供更有效回收這些產物的方法，能提供以低投資成本而有效回收的方法，以及能容易採用或調整以在廣泛範圍中改變特定成分回收的方法。分離這些物質可用的方法包括那些以氣體的冷卻及冷凍、油的吸收以及冷凍油的吸收為基礎者。此外，由於可使用經濟的設備，從被處理的氣體同時膨脹及提取熱時製造能量，因此低溫程序已變得普遍。可視氣體源的壓力、氣體的豐富性(乙烷、乙烯及重碳氫化合物含量)及所欲的終產物，使用這些處理程序的各個程序或其組合。
現今普遍喜好使用低溫膨脹(cryogenic expansion)程序於液態天然氣的回收，因為它提供最簡單之起動容易性、操作靈活性、效率佳、安全及可信賴度佳。美國專利號：3,292,380；4,061,481；4,140,504；4,157,904；4,171,964；4,185,978；4,251,249；4,278,457；4,519,824；4,617,039；4,687,499；4,689,063；4,690,702；4,854,955；4,869,740；4,889,545；5,275,005；5,555,748；5,566,554；5,568,737；5,771,712；5,799,507；5,881,569；5,890,378；5,983,664；6,182,469；6,578,379；6,712,880；6,915,662；7,191,617；7,219,513；在公告之美國專利號：33,408；以及共同申請案號：11/430,412；11/839,693；11/971,491；12/206,230；12/689,616；12/717,394；12/750,862；12/772,472；及12/781,259敘述相關的程序(然而相較於引用之美國專利中所述者，本發明之說明在某些情形是根據不同的處理條件)。
在典型的低溫膨脹回收程序中，饋入氣體流在壓力下經由以該程序之其他氣流及/或外源性冷凍作用(例如丙烷壓縮冷凍系統)熱交換而冷卻。隨著氣體被冷卻，可凝結出液體並以含有某些所欲C2 +成分之高壓液體收集在一或一個以上的分離器中。依照氣體的豐富性及形成的液體量，可將高壓液體膨脹到較低壓以及分餾。液體膨脹期間產生蒸發，造成氣流的進一步冷卻。在某些情況下，較理想為膨脹前預冷卻高壓液體，以進一步降低膨脹產生的溫度。在蒸餾(去甲烷塔或去乙烷塔)塔中分餾含有液體與蒸汽之混合物的膨脹氣流。在塔中蒸餾膨脹冷卻的氣流，以從所欲C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之底部液體產物分離出上頭蒸汽之殘餘的甲烷、氮以及其他揮發性氣體；或從所欲C3 成分及重碳氫化合物成分之底部液體產物，分離出上頭蒸汽之殘餘的甲烷、C2 成分、氮以及其他揮發性氣體。
假若饋入氣體未完全凝結(通常未完全)，來自部分凝結作用剩餘的蒸汽可被分為兩氣流。一部分的蒸汽通過功膨脹機器(work expansion machine)或引擎，或膨脹閥，至一較低壓力，於此由於氣流的進一步冷卻而凝結額外的液體。膨脹後之壓力實質上相同於蒸餾塔操作時之壓力。將膨脹作用所得之合併的蒸汽-液體相作為饋料供應給塔。
經由以其他處理氣流(例如冷分餾塔頂端氣流)之熱交換，將蒸汽的剩餘部分冷卻至實質凝結。冷卻之前，部分或全部的高壓液體可與此蒸汽部分合併。然後所得之冷卻氣流透過適宜的膨脹裝置(例如，膨脹閥)膨脹到操作去甲烷塔的壓力。膨脹作用期間，部分液體將會蒸發造成全部的氣流冷卻。然後該快速膨脹的氣流作為頂部饋料供應給去甲烷塔。典型為快速膨脹之氣流的蒸汽部分與去甲烷塔頂部蒸汽合併於分餾塔的上方分離器區段，作為殘餘的甲烷產物氣體。另外，冷卻及膨脹的氣流可供應給分離器，提供蒸汽及液體流。該蒸汽與塔頂端蒸汽合併，以及該液體作為頂部塔饋料供應給塔。
在此類分離處理之理想操作中，離開該處理的殘餘氣體，大體上應包含實質上不含重碳氫化合物成分之饋入氣體中的所有甲烷；而離開去甲烷塔的底部分餾，大體上應包含所有重碳氫化合物成分其實質上不含甲烷或較揮發性成分。然而實際上無法得到此理想情況，因為慣用的去甲烷塔大部分運作為汽提塔(stripping column)。因此該處理的甲烷產物通常含有離開塔之頂部分餾階段的蒸汽，以及不進行任何精餾步驟的蒸汽。由於頂部液體饋料包含大量的這些成分及重碳氫化合物成分，因而發生相當多的C2 、C3 及C4 +成分損失，導致對應平衡量之C2 成分、C3 成分、C4 成分、以及重碳氫化合物成分在離開去甲烷塔之頂部分餾階段的蒸汽中。如果上升的蒸汽可與大量的液體(回流)接觸，而能從蒸汽吸收C2 成分、C3 成分、C4 成分及重碳氫化合物成分，則可顯著減少這些所欲成分的流失。
近年來，碳氫化合物分離的較佳方法利用一吸收塔上部區段來提供上升之蒸汽的額外精餾。用於上部精餾區段的回流氣流源，通常是在壓力下供應之殘餘氣體的再循環流。再循環之殘餘氣體流通常經由以其他處理氣流(例如冷分餾塔上頭)熱交換而被冷卻至實質上凝結。然後透過適當的膨脹裝置，例如膨脹閥，將所得之實質上凝結的氣流膨脹到去甲烷塔操作之壓力。膨脹作用期間，通常一部分的液體會蒸發，導致全部的氣流冷卻。然後供應該驟膨脹氣流給去甲烷塔作為頂部饋料。通常，在分餾塔的分離器上部區段，膨脹氣流的蒸汽部分以及去甲烷塔上頭的蒸汽合併作為殘餘的甲烷產物氣體。另外，可供應冷卻及膨脹的氣流給分離器以提供蒸汽及液體流，以致之後的蒸汽與塔上頭蒸汽合併，並供應液體給塔作為頂部塔饋料。此類型的典型流程揭示於美國專利案號第4,889,545、5,568,737及5,881,569號，受讓人共同申請案號12/717,394，以及Mowrey,E. Ross,"Efficient,High Recovery of Liquids from Natural Gas Utilizing a High Pressure Absorber"，瓦斯製造商協會(Gas Processors Association)第81年週年大會公報(Dallas,Texas,March 11-13,2002)。這些方法需要使用壓縮機提供原動力將回流的流再循環到去甲烷塔，因而增添使用這些方法之設備的資本成本及操作成本。
本發明也運用上部精餾區段(或分離精餾塔，假若工廠大小或其他因素偏愛使用分離精餾及汽提塔)。但用於此精餾區段的回流之流的提供，是使用側抽取上升於塔中較低部分的蒸汽，合併一部分的塔上頭蒸汽。由於相當高濃度的C2 成分在塔較低處的蒸汽中，因此只以適度提高的壓力，使用離開塔之上部精餾區段的冷上頭蒸汽的剩餘部分中可利用的冷藏作用提供大部分的冷卻，即能從此合併蒸汽流凝結顯著量的液體。然後可使用此凝結的液體，絕大多數是液態甲烷，從上升通過上部精餾區段之蒸汽吸收C2 成分、C3 成分、C4 成分及重碳氫化合物成分，藉此從去甲烷塔捕獲底部液態產物中這些有價值的成分。
至今，壓縮一部分之冷上頭蒸汽流或壓縮側抽取蒸汽流來提供回流給塔的上精餾區段，已分別被運用於C2 +回收系統，例如舉例說明於本案受讓人之美國專利第4,889,545號及本案受讓人之共同申請案號11/839,693。令人訝異的是本案申請人發現，合併一部分之冷上頭蒸汽與側抽取蒸汽流，然後壓縮該合併流，可在降低操作成本時改善系統效率。
根據本發明已知能達到C2 回收超過84%，C3 與C4 +回收超過99%。此外，相較於先前技術維持回收量時，本發明可在較低能量需求下，達到從C2 成分及較重成分實質上100%分離甲烷及較輕成分。雖然本發明可應用在低壓及較熱溫度，但在需要NGL回收塔上頭溫度為-50℉[-46℃]或更冷之條件下，處理饋料氣體在400至1500 psia之範圍[2,758至10,342 kPa(a)]或更高時，本發明特優。
在下列之圖式的說明中，提供表格概述代表性方法條件所計算之流速。在本文所列之表格中，為達便利起見，流速(莫耳/小時)之數值已修整為最接近的整數。示於表格之總流的速率包括所有非碳氫化合物成分，因而通常大於碳氫化合物成分之流的流速總計。所指示的溫度是大約值經修整至最接近的程度。亦應注意為達到比較圖式所描繪之方法而進行該方法設計的計算，是基於周圍環境沒有熱洩漏到此方法或此方法沒有熱洩漏到周圍環境的假設下。市售隔熱材料的品質使此成為非常合理的假設，且熟悉該項技藝者通常會如此進行。
為便利起見，方法參數以傳統英制單位及國際單位制度(SI)之單位二者記述。表格所提供之莫耳流速可解讀為磅莫耳/小時或公斤莫耳/小時。能量消耗以馬力(HP)及/或千英熱單位/小時(MBTU/Hr)記述，對應於以磅莫耳/小時敘述之莫耳流速。能量消耗以千瓦(kW)記述，對應於以公斤莫耳/小時敘述之莫耳流速。
先前技術說明
第1圖是一方法流程圖，顯示使用先前技術根據本案受讓人之共同申請案號11/839,693，從天然氣回收C2 +成分之處理廠的設計。在此方法的模擬中，在120℉[49℃]及1025 psia[7,067 kPa(a)]將進入氣體(inlet gas)輸入工廠作為流31 。如果進入氣體含有會阻礙符合規定的硫化合物濃度時，則經由饋入氣體的適當前處理移除該硫化合物(未例示)。此外，饋入流通常經脫水以防止在低溫條件下形成水合物(冰)。通常會使用固體除濕劑達到此目的。
以冷卻的殘餘氣體(流41b )、51℉[11℃]之去甲烷塔再沸器液體(流44 )、10℉[-12℃]之去甲烷塔下側再沸器液體(流43 )及-65℉[-54℃]之去甲烷塔上側再沸器液體(流42 )，於熱交換器10 經由熱交換將饋入流31 冷卻。需注意在全部案例中，交換器10 代表許多個別熱交換器或單一多程熱交換器，或其任何組合。(至於是否使用一個以上熱交換器於所指示的冷卻操作，將視許多因子而定，包括但不限於進入氣體流速、熱交換器大小、流溫度等等)。在-38℉[-39℃]及1015 psia[6,998 kPa(a)]將經冷卻流31a 輸入分離器11 ，在此處從凝結的液體(流33 )分離出蒸汽(流32 )。經由膨脹閥17 將分離器液體(流33 )膨脹到分餾塔18 的操作壓力(大約465 psia[3,208 kPa(a)])，流33a 供應至分餾塔18 的中間塔下部饋入點之前將其冷卻至-67℉[-55℃]。
來自分離器11 的蒸汽(流32 )被分成36 及39 兩流。佔總蒸汽約23%的流36 通過熱交換器12 以冷的殘餘氣體(流41a )熱交換，在此處其被冷卻到實質上凝結。然後透過膨脹閥14 在-102℉[-74℃]將所得實質上凝結的流36a 快速膨脹到稍微高於分餾塔18 的操作壓力。膨脹期間一部分的流被蒸發，造成總流的冷卻。第1圖舉例說明之方法中，膨脹流36b 離開膨脹閥14 ，在供應至分餾塔18 中吸收段18a 的中間塔上部饋入點之前達到溫度-127℉[-88℃]。
將來自分離器11 (流39 )剩下的77%蒸汽輸入功膨脹機器15 ，於其中從此部分的高壓饋料提取機械能。機器15 將蒸汽實質上等熵膨脹到塔操作壓力，以功膨脹冷卻膨脹流39a 至溫度大約-101℉[-74℃]。典型的市售膨脹機能回收理想等熵膨脹中理論上可獲得的功達80-85%等級。回收的功通常用於驅動離心式壓縮機(例如項目16 )，舉例而言，其能用於再壓縮殘餘氣體(流41c )。之後，部分凝結之膨脹流39a 被供應至分餾塔18 的中間塔饋入點作為饋料。
塔18 中的去甲烷塔是慣用的蒸餾塔，含有複數的垂直間隔盤、一或一個以上填料床、或盤及填料的某些組合。去甲烷塔由兩段構成：一上部吸收(精餾)段18a ，其含有盤及/或填料用以提供向上升之膨脹流36b 及39a 的蒸汽部分與往下落下之冷液體間的必要接觸，以凝結及吸收C2 成分、C3 成分及較重成分；以及一下部汽提段18b ，其含有盤及/或填料用以提供往下落下之液體與上升之蒸汽間的接觸。去甲烷段18b 也包括一或一個以上再沸器(例如再沸器及先前敘述之側再沸器)，其加熱及蒸發塔中向下流的液體部分以提供塔中向上流的汽提蒸汽來汽提甲烷及較輕成分的液體產物：流45 。將流39a 輸入去甲烷塔18 的中間饋入位置，位於去甲烷塔18 之吸收段18a 的下部區域。膨脹流39a 的液體部分摻和從吸收段18a 往下落下的液體，且此合併的液體繼續往下到去甲烷塔18 的汽提段18b 。膨脹流39a 的蒸汽部分往上升通過吸收段18a 並與落下的冷液體接觸而凝結及吸收C2 成分、C3 成分及較重成分。
從分餾塔18 之吸收段18a 之高於膨脹流39a 饋入位置及低於膨脹流36b 饋入位置的中間區域抽出一部分蒸餾蒸汽(流48 )。在-113℉[-81℃]經由回流壓縮機21 將蒸餾蒸汽流48 壓縮至604 psia[4,165 kPa(a)](流48a )，然後從-84℉[-65℃]冷卻至-124℉[-87℃]，並於熱交換器22 以退出去甲烷塔18 頂部的上頭流，即冷殘餘氣體流41 經由熱交換而大體上地凝結(流48b )。然後透過合適的膨脹裝置，例如膨脹閥23 將實質上凝結的流48b 膨脹到去甲烷塔操作壓力，造成總流冷卻至-131℉[-91℃]。然後將膨脹流48c 供應至分餾塔18 作為頂部塔饋料。將流48c 的蒸汽部分與從塔之頂部分餾階段上升的蒸汽合併，在-128℉[-89℃]形成去甲烷塔上頭流41 。
根據底部產物中甲烷對乙烷比例以莫耳計為0.025:1的典型規格，在70℉[21℃]液體產物(流45 )退出塔18 的底部。冷的殘餘氣體流41 逆流通過熱交換器22 中壓縮的蒸餾蒸汽流，在此處其被加熱至-106℉[-77℃](流41a )，逆流通過熱交換器22 中輸入的饋入氣體，在此處其被加熱至-66℉[-55℃](流41b )，以及在熱交換器10 中其被加熱至110℉[43℃](流41c )。然後於兩階段中再壓縮殘餘氣體。第一階段是由膨脹機器15 驅動的壓縮機16 。第二階段是經由輔助電源驅動的壓縮機24 ，其將殘餘氣體(流41e )壓縮至銷售管壓。在排氣冷卻器25 中冷卻至120℉[49℃]後，在1025 psia[7,067 kPa(a)]殘餘氣體產物(流41f )流到銷售氣體管足以符合管線要求(通常為進入壓力的等級)。
第1圖例示之方法中流的流速摘要及能量消耗提出於下列表格中：
本發明之詳細說明
第2圖例示根據本發明之方法的流程圖。第2圖代表之方法所考慮之饋入氣體組成物及條件相同於第1圖所示者。因此，第2圖之方法可與第1圖之方法互相比較以舉例說明本發明之優點。
在第2圖之方法的模擬中，在120℉[49℃]及1025 psia[7,067 kPa(a)]進入氣體以流31 輸入工廠，並在熱交換器10 中以冷卻的殘餘氣體(流46b )、50℉[10℃]之去甲烷塔再沸器液體(流44 )、8℉[-13℃]之去甲烷塔下側再沸器液體(流43 )以及-67℉[-55℃]之去甲烷塔上側再沸器液體(流42 )經由熱交換冷卻。在-38℉[-39℃]及1015 psia[6,998 kPa(a)]將經冷卻流31a 輸入分離器11 ，在此處從凝結的液體(流33 )分離出蒸汽(流32 )。經由膨脹閥17 將分離器液體(流33/40 )膨脹到分餾塔18 的操作壓力(大約469 psia[3,234 kPa(a)])，流40a 供應至分餾塔18 的中間塔下部饋入點(位於稍後段落中所述之流39a 的饋入點下方)之前將其冷卻至-67℉[-55℃]。
來自分離器11 的蒸汽(流32 )被分成34 及39 兩流。佔總蒸汽約26%的流34 通過熱交換器12 以冷的殘餘氣體(流46a )熱交換，在此處其被冷卻到實質上凝結。然後在-106℉[-76℃]將所得實質上凝結的流36a 分成流37 及流38 兩部分。含有全部之實質上凝結的流約50.5%之流38 ，透過膨脹閥14 快速膨脹到分餾塔18 的操作壓力。膨脹期間一部分的流被蒸發，造成總流冷卻。第2圖舉例說明之方法中，在膨脹流38a 供應至分餾塔18 的吸收段18a 中的中間塔上部饋入點之前，膨脹流38a 離開膨脹閥14 達到溫度-127℉[-88℃]。剩下49.5%的實質上凝結的流(流37 )透過膨脹閥13 快速膨脹到稍微高於分餾塔18 的操作壓力。於熱交換器22 中將快速膨脹流37a 稍為從-126℉[-88℃]回溫到-125℉[-87℃]，然後將所得流37b 供應至分餾塔18 的吸收段18a 中另一中間塔上部饋入點。
將來自分離器11 (流39 )剩下的74%蒸汽輸入功膨脹機器15 ，於其中從此部分的高壓饋料提取機械能。機器15 將蒸汽實質上等熵膨脹到塔操作壓力，以功膨脹冷卻膨脹流39a 至溫度大約-100℉[-73℃]。之後，部分凝結之膨脹流39a 被供應至分餾塔18 的中間塔饋入點(位於流38a 及37b 的饋入點下方)作為饋料。
塔18 中的去甲烷塔是慣用的蒸餾塔，含有複數的垂直間隔盤、一或一個以上填料床、或盤及填料的某些組合。去甲烷塔由兩段構成：一上部吸收(精餾)段18a ，其含有盤及/或填料用以提供向上升之膨脹流38a 及39a 與已加熱膨脹流37b 的蒸汽部分與往下落下之冷液體間的必要接觸，以從向上升之蒸汽凝結並吸收C2 成分、C3 成分及較重成分；以及一下部汽提段18b ，其含有盤及/或填料用以提供往下落下之液體與上升之蒸汽間的接觸。去甲烷段18b 也包括一或一個以上再沸器(例如再沸器及先前敘述之側再沸器)，其加熱及蒸發塔中向下流的液體部分以提供塔中向上流的汽提蒸汽來汽提甲烷及較輕成分的液體產物：流45 。流39a 輸入去甲烷塔18 的中間饋入位置，位於去甲烷塔18 之吸收段18a 的下部區域。膨脹流的液體部分摻和從吸收段18a 往下落下的液體，且此合併的液體繼續往下到去甲烷塔18 的汽提段18b 。膨脹流的蒸汽部分摻和從汽提段18b 上升的蒸汽，以及此合併的蒸汽向上升通過吸收段18a 並與落下的冷液體接觸而凝結及吸收C2 成分、C3 成分及較重成分。
從分餾塔18 中吸收段18a 的中間區域抽出部分蒸餾蒸汽(流48 )，該區域在吸收段18a 的下部區域中膨脹流39a 的饋入位置之上，以及低於膨脹流38a 及已加熱膨脹流37b 的饋入位置。將-116℉[-82℃]之蒸餾蒸汽流48 與-128℉[-89℃]之上頭蒸汽流41 的一部分(流47 )合併，形成-118℉[-83℃]之合併蒸汽流49 。經由回流壓縮機21 將合併蒸汽流49 壓縮至592 psia[4,080 kPa(a)](流49a )，然後從-92℉[-69℃]冷卻至-124℉[-87℃]並於熱交換器22 中以殘餘氣體流46 (冷去甲烷塔上頭流41 退出去甲烷塔18 頂部的剩餘部分)及如前所述之快速膨脹流37a 經由熱交換大體上地凝結(流49b )。當冷殘餘氣體流提供冷卻給壓縮之合併蒸汽流49a 時，將它回溫到-110℉[-79℃](流46a )。
將由膨脹閥23 將實質上凝結的流49b 快速膨脹到去甲烷塔18 的操作壓力。蒸發一部分流，在其供應至去甲烷塔18 作為冷頂部塔饋料(回流)之前進一步將流49c 冷卻至-132℉[-91℃]。此冷的液體回流吸收及凝結上升在去甲烷塔18 之吸收段18a 的上部精餾區域的C2成分、C3 成分及較重成分。
在去甲烷塔18 的汽提段18b 中，饋入流的甲烷及較輕成分被汽提。在68℉[20℃]所得液體產物(流45 )退出塔18 的底部(根據底部產物以體積計，甲烷對乙烷比例為0.025:1的典型規格)。在熱交換器12 中部分回溫的殘餘氣體流46a 逆流通過輸入的饋入氣體，在此處其被加熱至-61℉[-52℃](流46b )，以及如前所述當其提供冷卻時，在熱交換器10 中被加熱至112℉[44℃](流46c )。然後於兩階段中再壓縮殘餘氣體，由膨脹機器15 驅動的壓縮機16 以及經由輔助電源驅動的壓縮機24 。在排氣冷卻器25 中將流46e 冷卻至120℉[49℃]後，在1025 psia[7,067 kPa(a)]殘餘氣體產物(流46f )流到銷售氣體管線，足以符合管線要求(通常為進入壓力等級)。
第2圖例示之方法中流的流速摘要及能量消耗提出於下列表格中：
表I和II的比較顯示，相較於先前技術，本發明將乙烷回收從83.06%改善為84.98%，丙烷回收從99.50%改善為99.67%，以及丁烷+回收從99.98%改善為99.99%。表I和II的進一步比較顯示，本發明使用與先前技術實質相同的能量就達到產量的改善。就回收效率而言(以每單位能量的乙烷回收量定義之)，本發明比先前技術第1圖之方法呈現超過2%的改善。
經由檢驗本發明對於吸收段18a 的上部區域提供精餾的改善，能理解本發明於回收效率的改善優於先前技術之方法。相較於先前技術第1圖之方法，本發明產生較佳之含有更多甲烷及較少C2 +成分的頂部回流之流。比較先前技術第1圖之方法中表I中回流之流48 與本發明表II中回流之流49 ，可得知本發明提供較大量(差不多8%)之具顯著低濃度C2 +成分(本發明為1.9%；先前技術第1圖之方法為2.5%)的回流之流。再者，由於本發明使用一部分實質上凝結的饋入流36a (膨脹流37a )來補充殘餘氣體(流46 )所提供的冷卻，在較低壓力時此壓縮的回流之流49a 大體上能被凝結，因此相較於先前技術第1圖之方法，即使本發明的回流流速較高，仍降低經由回流壓縮機21 所需的能量。
不同於本案受讓人之美國專利第4,889,545號先前技術之方法，本發明只使用一部分之實質上凝結的饋入流36a (膨脹流37a )來提供冷卻給壓縮之回流的流49a 。此使得剩下之實質上凝結的饋入流36a (膨脹流38a )能提供含於膨脹之饋料39a 及從汽提段18b 上升之蒸汽中C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分的大量回收。本發明中，使用冷殘餘氣體(流46 )來提供壓縮之回流的流49a 的大部分冷卻，因此相較於先前技術，降低流37a 的加熱以至於所得流37b 能補充膨脹流38a 提供的大量回收。然後回流的流49c 所提供之補充精餾能降低含於被浪費成為殘餘氣體之進入饋料氣體中C2 成分、C3 成分及C4 +成分的量。
相較於本案受讓人之美國專利第4,889,545號先前技術之方法，本發明經由凝結回流的流49c 與塔饋料(流37b 、38a 及39a )至吸收段18a 的較少回溫，也降低吸收段18a 中從回流的流49c 所需的精餾。假設如美國專利第4,889,545號所教示，全部之實質上凝結的流36a 經膨脹及回溫以提供凝結，則不只是所得流中可得到較少的冷液體用於上升於吸收段18a 之蒸汽的精餾，且有更多蒸汽在吸收段18a 的上部區域中，其必須經由回流的流精餾。淨結果為先前技術美國專利第4,889,545號之方法中回流的流比本發明，使更多C2 成分漏出到殘餘氣體流，因此相較於本發明而減少其回收效率。本發明較先前技術美國專利第4,889,545號之方法的關鍵改善是使用冷殘餘氣體流46 來提供熱交換器22 中壓縮之回流的流49a 的冷卻，以及蒸餾蒸汽流48 含有C2 成分之顯著分餾物未出現於塔上頭流41 中，使得足夠甲烷待凝結用於作為回流，而沒有如先前技術美國專利第4,889,545號之方法所教示，當固有流36a 膨脹及加熱時因過度蒸發而於吸收段18a 增加顯著的精餾載入量。
其他具體實施例
根據本發明通常有利於設計去甲烷塔的吸收(精餾)段包含多個理論分離階段。然而，本發明之益處可由少至兩個理論階段即可達成。舉例而言，可將離開膨脹閥23 之膨脹的回流之流(流49c )的全部或一部分、來自膨脹閥14 之膨脹之實質上凝結的流38a 的全部或一部、與離開熱交換器22 之已加熱膨脹流37b 的全部或一部分合併(例如將膨脹閥及熱交換器結合於去甲烷塔的管路中)，且若徹底混合，蒸汽及液體將混合在一起並依據全部合併流之各種成分的相對揮發性分離。這三流的如此混合，以接觸至少一部分的膨脹流39a 來合併，就本發明之目的而言，將會視為構成一吸收段。
第3圖至第6圖顯示本發明之其他具體實施例。第2圖至第4圖描繪分餾塔建構在單一容器中。第5圖及第6圖描繪分餾塔建構在兩容器：吸收(精餾)塔18 (一接觸及分離裝置)及汽提(蒸餾)塔20 中。於此等情形中，來自汽提塔20 的上頭蒸汽流54 流至吸收塔18 的下部段(透過流55 )以接觸回流的流49c 、膨脹的實質上凝結的流38a 及經加熱膨脹流37b 。使用泵19 將來自吸收塔18 底部的液體(流53 )遞送至汽提塔20 的頂部，以至兩塔有效運行作為一蒸餾系統。決定是否建構分餾塔為單一容器(例如第2至第4圖中的去甲烷塔18 )或多容器，將視諸多因子而異，例如工廠大小、製造設備的距離等等。
某些情形可能有助於從高於膨脹之實質上凝結的流38a 的饋入點之吸收段18a 的上部區域(流50 )抽回第3圖及第4圖的蒸餾蒸汽流48 ，而不是從低於膨脹之實質上凝結的流38a 的饋入點之吸收段18a 的中間區域抽回。同樣地，在第5圖及第6圖中，可從吸收塔18 在膨脹之實質上凝結的流38a (流51 )的饋入點上方或膨脹流38a (流50 )的饋入點下方抽出蒸汽蒸餾流48 。於其他案例，在第3圖及第4圖中可能有利於從去甲烷塔18 中汽提段18b 的上部區域(流52 )抽回蒸餾蒸汽流48 。同樣地，第5圖及第6圖中來自汽提塔20 之上頭蒸汽流54 的一部分(流52 )可與流47 合併形成流49 ，而任何剩餘部分(流55 )流到吸收塔18 的下部段。
如先前所述，壓縮的合併蒸汽流49a 被部分凝結，以及所得凝結物用於從上升通過去甲烷塔18 的吸收段18a 或通過吸收塔18 的蒸汽吸收有價值的C2 成分、C3 成分及較重成分。但本發明不限於此具體實施例。舉例而言，可能有利為以此方法只處理這些蒸汽的一部分，或只使用一部分的凝結物作為吸收劑，於一些案例中其他的設計考慮指示部分蒸汽或凝結物應繞過去甲烷塔18 的吸收段18a 或吸收塔18 。某些情形可能中意在熱交換器22 中壓縮的合併蒸汽流49a 的部分凝結作用，而非全體凝結作用。其他情形可能中意蒸餾蒸汽流48 是來自分餾塔18 或吸收塔18 的全體蒸汽側抽取，而非部分蒸汽側抽取。亦應注意，隨饋入氣體流的組成物，可能有利為使用外部的冷凍作用以提供熱交換器22 中壓縮的合併蒸汽流49a 的部分冷卻。
饋入氣體條件、工廠大小、可取得的設備、或其他因素可能象徵功膨脹機器15 的淘汰，或可以另外的膨脹裝置(例如膨脹閥)置換。雖然個別的流膨脹已描述於特殊的膨脹裝置，然當適宜時可運用其他的膨脹手段。例如，條件可保證饋入流(流37 及38 )實質上凝結的部分或離開熱交換器22 之實質上凝結的回流流(流49b )的功膨脹。
依照饋入氣體中重碳氫化合物的量以及饋入氣體壓力，第2圖至第6圖中離開熱交換器10 之經冷卻饋入流31a ，可能不包含任何液體(因為它在它的露點之上，或因為它在它的臨界凝固壓之上)。於此情形不需要示於第2圖至第6圖之分離器11 。
根據本發明，蒸汽饋料的分開可以數種方法完成。在第2、3及5圖的方法中，蒸汽的分開發生在冷卻後並分離可能已形成的任何液體。高壓氣體可被分開，但如第4及6圖所示在進入氣體的任何冷卻之前。在某些具體實施例中，蒸汽分開可在分離器中進行。
高壓液體(第2圖至第6圖中流33 )不需被膨脹及饋入蒸餾塔的中間塔饋入點。反而是其全部或部分可與分離器蒸汽之部分(第2、3及5圖的流34 )或冷卻之饋入氣體之部分(第4及6圖的流34a )合併，流到熱交換器12 (此在第2圖至第6圖中以虛線的流35 表示)。任何剩下的液體部分可透過適宜的膨脹裝置，例如膨脹閥或膨脹機器而膨脹，並饋入蒸餾塔的中間塔饋入點(第2圖至第6圖的流40a )。流40 在流到去甲烷塔之前，於膨脹步驟之前或之後也可用於進入氣體的冷卻或其他熱交換器操作。
根據本發明，可運用使用外部的冷凍作用來補充來自其他處理流之進入氣體可得到的冷卻，特別是在有很多進入氣體的情形時。用於處理熱交換器之分離器液體及去甲烷塔側抽取液體的使用與分布，以及用於進入氣體冷卻之熱交換器的特別配置，必須對於每一特別應用以及用於特定熱交換器操作之處理流的選擇來評估。
亦應知分開之蒸汽饋料的每一分流中所見之饋料的相對量，將隨數種因子而異，包括氣體壓力、饋入氣體組成物、從饋料可節約萃取的熱含量，以及可得的馬力量。當減少回收自膨脹機的功藉此增加再壓縮馬力需求時，更多饋料至塔的頂部可增加回收。於塔的低部增加饋料會降低馬力消耗，但亦可降低產物回收。中間塔饋料的相對位置可因進入組成物或其他因子變化，例如所欲的回收程度及進入氣體冷卻期間所形成之液體的量。再者，兩個或兩個以上的饋入流或其部分，可視相對溫度及個別流的量而合併，然後合併的流饋入中間塔饋料位置。例如情形可能有助於合併膨脹之實質上凝結的流38a 與已加熱膨脹流37b ，並供應該合併流到分餾塔18 (第2圖至第4圖)或吸收塔18 (第5圖及第6圖)上之單一中間塔上部饋入點
按照操作此方法所需的每一量的效能消耗而言，本發明提供C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分，或C3 成分及重碳氫化合物成分的回收改善。操作去甲烷塔或去乙烷塔處理所需之效能消耗的改善，可以減少壓縮或再壓縮作用所需的功、降低外部的冷凍作用所需的功、降低塔再沸器所需的能量、或其組合之形式表現。
咸信已說明者將是本發明之較佳具體實施例，然而熟悉該項技藝者應知可對該等較佳具體實施例做其他及進一步的修飾，例如使本發明適於各種條件、饋料的種類、或其他需求而不悖離本發明如下定義之申請專利範圍之精神。
10、12、22．．．熱交換器
11．．．分離器
13、14、17、23．．．膨脹閥
15．．．膨脹機器
16、24．．．壓縮機
21．．．回流壓縮機
18．．．分餾塔
18a．．．吸收段
18b．．．汽提段
20．．．汽提塔
19．．．泵
25．．．排氣冷卻器
31、31a、32、33、33a、34、34a、35、36、36a、36b、37、37a、37b、38、38a、39、39a、40、40a、41、41a、41b、41c、41e、41f、42、43、43a、44、44a、45、46、46a、46b、46c、46d46e、46f、47、48、48a、48b、48c、49、49a、49b、49c、50、51、52、53、54、55．．．流
為更瞭解本發明，可參考下列實施例及圖式。
第1圖是根據本案受讓人之共同申請案號11/839,693之天然氣處理廠的先前技術流程圖；
第2圖是根據本發明之天然氣處理廠的流程圖；以及
第3至第6圖舉例說明應用本發明至天然氣流的其他方法。
10、12、22．．．熱交換器
11．．．分離器
13、14、17、23．．．膨脹閥
15．．．膨脹機器
16、24．．．壓縮機
21．．．回流壓縮機
18．．．分餾塔
18a．．．吸收段
18b．．．汽提段
25．．．排氣冷卻器
31、31a、32、33、34、35、36、36a、37、37a、37b、38、38a、39、39a、40、40a、41、43、43a、44、44a、45、46、46b、46c、46d、46e、46f、47、48、49、49a、49b、49c、50、51、52．．．流

Claims (20)

  1. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於冷卻後將該冷卻流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後供應至該蒸餾塔的一中間塔上部饋入位置；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後供應至該蒸餾塔的該中間塔上部饋入位置；(5)將該第二流膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸 餾塔之低於該中間塔上部饋入位置之一中間塔饋入位置；(6)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一上頭蒸汽流，並分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(7)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾物；(8)從低於該中間塔上部饋入位置及高於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(9)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(10)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(7)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(11)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該蒸餾塔的一頂部饋入位置；以及(12)該饋入流至該蒸餾塔的量及溫度有效於維持該蒸餾塔之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  2. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合 物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於冷卻之前將該氣體流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後供應至該蒸餾塔的一中間塔上部饋入位置；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後供應至該蒸餾塔的該中間塔上部饋入位置；(5)將該第二流冷卻且之後膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔上部饋入位置之一中間塔饋入位置；(6)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一上頭蒸汽流，並分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(7)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾 物；(8)從低於該中間塔上部饋入位置及高於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(9)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(10)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(7)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(11)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該蒸餾塔的一頂部饋入位置；以及(12)該饋入流至該蒸餾塔的量及溫度有效於維持該蒸餾塔之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  3. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分； 其中改良在於充分冷卻該氣體流以將其部分凝結；以及(1)將部分凝結之該氣體流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(2)之後將該蒸汽流分開為第一流及第二流；(3)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(4)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(5)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後供應至該蒸餾塔的一中間塔上部饋入位置；(6)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後供應至該蒸餾塔的該中間塔上部饋入位置；(7)將該第二流膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔上部饋入位置之一中間塔饋入位置；(8)將該至少一液體流之至少一部分膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔饋入位置之一中間塔下部饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一上頭蒸汽流，並分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(10)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾 物；(11)從低於該中間塔上部饋入位置及高於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(12)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(13)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(6)及(10)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(14)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該蒸餾塔的一頂部饋入位置；以及(15)該饋入流至該蒸餾塔的量及溫度有效於維持該蒸餾塔之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  4. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分； 其中改良在於冷卻之前將該氣體流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後供應至該蒸餾塔的一中間塔上部饋入位置；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後供應至該蒸餾塔的該中間塔上部饋入位置；(5)在壓力下充分冷卻該第二流以將其部分凝結；(6)將部分凝結之該第二流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(7)經該蒸汽流膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔上部饋入位置之一中間塔饋入位置；(8)將該至少一液體流之至少一部分膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔饋入位置之一中間塔下部饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一上頭蒸汽流，並分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(10)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾 物；(11)從低於該中間塔上部饋入位置及高於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(12)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(13)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(10)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(14)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該蒸餾塔的一頂部饋入位置；以及(15)該饋入流至該蒸餾塔的量及溫度有效於維持該蒸餾塔之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  5. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分； 其中改良在於充分冷卻該氣體流以將其部分凝結；以及(1)將部分凝結之該氣體流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(2)之後將該蒸汽流分開為第一流及第二流；(3)將該第一流與該至少一液體流之至少一部分合併形成一合併流，之後冷卻該合併流以將其全部實質凝結；(4)將實質上凝結的該合併流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(5)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後供應至該蒸餾塔的一中間塔上部饋入位置；(6)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後供應至該蒸餾塔的該中間塔上部饋入位置；(7)將該第二流膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔上部饋入位置之一中間塔饋入位置；(8)將該至少一液體流之任何剩餘部分膨脹到該較低壓力並供應至該蒸餾塔之低於該中間塔饋入位置之一中間塔下部饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一上頭蒸汽流，並分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分； (10)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾物；(11)從低於該中間塔上部饋入位置及高於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(12)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(13)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(6)及(10)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(14)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該蒸餾塔的一頂部饋入位置；以及(15)該饋入流至該蒸餾塔的量及溫度有效於維持該蒸餾塔之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  6. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及 (c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於冷卻後將該冷卻流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後在中間塔饋入位置供應至一接觸及分離裝置，其產生一第一上頭蒸汽流及一底部液體流，之後將該底部液體流供應至該蒸餾塔；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後在該中間塔饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(5)將該第二流膨脹到該較低壓力，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第一下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(6)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一第二上頭蒸汽流，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第二下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(7)將該第一上頭蒸汽流分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(8)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾 物；(9)從低於該中間塔上部饋入位置及高於塔之該第一及第二下部饋入位置之該接觸及分離裝置之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(10)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(11)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(8)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(12)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該接觸及分離裝置的一頂部饋入位置；以及(13)該饋入流至該接觸及分離裝置的量及溫度有效於維持該接觸及分離裝置之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  7. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及 (c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於冷卻前將該氣體流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後在中間塔饋入位置供應至一接觸及分離裝置，其產生一第一上頭蒸汽流及一底部液體流，之後將該底部液體流供應至該蒸餾塔；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後在該中間塔饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(5)冷卻該第二流且之後膨脹到該較低壓力，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第一下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(6)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一第二上頭蒸汽流，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第二下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(7)將該第一上頭蒸汽流分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(8)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾 物；(9)從低於該中間塔上部饋入位置及高於塔之該第一及第二下部饋入位置之該接觸及分離裝置之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(10)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(11)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(8)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(12)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該接觸及分離裝置的一頂部饋入位置；以及(13)該饋入流至該接觸及分離裝置的量及溫度有效於維持該接觸及分離裝置之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  8. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及 (c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於充分冷卻該氣體流以將其部分凝結；以及(1)將部分凝結之該氣體流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(2)之後將該蒸汽流分開為第一流及第二流；(3)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(4)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(5)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後在中間塔饋入位置供應至一接觸及分離裝置，其產生一第一上頭蒸汽流及一底部液體流，之後將該底部液體流供應至該蒸餾塔；(6)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後在該中間塔饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(7)將該第二流膨脹到該較低壓力，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第一下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(8)將該至少一液體流之至少一部分膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之一中間塔饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一第二上頭蒸汽流，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第二下部饋 入位置供應至該接觸及分離裝置；(10)將該第一上頭蒸汽流分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(11)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾物；(12)從低於該中間塔饋入位置及高於塔之該第一及第二下部饋入位置之該接觸及分離裝置之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(13)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(14)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(6)及(11)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(15)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該接觸及分離裝置的一頂部饋入位置；以及(16)該饋入流至該接觸及分離裝置的量及溫度有效於維持該接觸及分離裝置之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  9. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於冷卻前將該氣體流分開為第一流及第二流；以及(1)冷卻該第一流以將其全部實質凝結；(2)將實質上凝結的該第一流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(3)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後在中間塔饋入位置供應至一接觸及分離裝置，其產生一第一上頭蒸汽流及一底部液體流，之後將該底部液體流供應至該蒸餾塔；(4)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後在該中間塔饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(5)在壓力下充分冷卻該第二流以將其部分凝結；(6)將部分凝結之該第二流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(7)經該蒸汽流膨脹到該較低壓力，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第一下部饋入位置供應至該接 觸及分離裝置；(8)將該至少一液體流之至少一部分膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之一中間塔饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一第二上頭蒸汽流，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第二下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(10)將該第一上頭蒸汽流分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(11)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾物；(12)從低於該中間塔饋入位置及高於塔之該第一及第二下部饋入位置之該接觸及分離裝置之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(13)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(14)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(4)及(11)的加熱至少一部分時形成一凝結流；(15)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該接觸及分離裝置的一頂部饋入位置；以及(16)該饋入流至該接觸及分離裝置的量及溫度有效於維持該接觸及分離裝置之上頭溫度在一溫度，藉 以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  10. 一種用於分離氣體流之方法，其係將含有甲烷、C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分之氣體流分離為一揮發性殘餘氣體分餾物及一含有大部分該C2 成分、C3 成分及重碳氫化合物成分抑或該C3 成分及重碳氫化合物成分之相對較少揮發性分餾物，其中該方法：(a)在壓力下冷卻該氣體流以提供一冷卻流；(b)膨脹該冷卻流到一較低壓力，藉以將其進一步冷卻；以及(c)該進一步冷卻流被引導到一蒸餾塔並在該較低壓力分餾，藉以回收該相對較少揮發性分餾物的成分；其中改良在於充分冷卻該氣體流以將其部分凝結；以及(1)將部分凝結之該氣體流分離，藉此提供一蒸汽流及至少一液體流；(2)之後將該蒸汽流分開為第一流及第二流；(3)將該第一流與該至少一液體流之至少一部分合併形成一合併流，冷卻該合併流以將其全部實質凝結；(4)將實質上凝結的該合併流分開為至少一第一凝結部分及一第二凝結部分；(5)將該第一凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻，之後在中間塔饋入位置供應至一接觸及分離裝置，其產生一第一上頭蒸汽流及一底部液體流，之 後將該底部液體流供應至該蒸餾塔；(6)將該第二凝結部分膨脹到該較低壓力藉以進一步冷卻、加熱，之後在該中間塔饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(7)將該第二流膨脹到該較低壓力，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第一下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(8)將該至少一液體流之任何剩餘膨脹到該較低壓力，並供應至該蒸餾塔之一中間塔饋入位置；(9)從該蒸餾塔之一上部區域抽出一第二上頭蒸汽流，並在低於該中間塔饋入位置之塔之一第二下部饋入位置供應至該接觸及分離裝置；(10)將該第一上頭蒸汽流分開為至少一第一蒸汽部分及一第二蒸汽部分；(11)加熱該第二蒸汽部分，之後排出加熱之該第二蒸汽部分之至少一部分作為該揮發性殘餘氣體分餾物；(12)從低於該中間塔饋入位置及高於塔之該第一及第二下部饋入位置之該接觸及分離裝置之一區域抽出一蒸餾蒸汽流，並與該第一蒸汽部分合併形成一合併蒸汽流；(13)將該合併蒸汽流壓縮至較高壓力；(14)將壓縮之該合併蒸汽流充分冷卻以凝結其至少一部分，藉此在供應步驟(6)及(11)的加熱至少一部 分時形成一凝結流；(15)將該凝結流之至少一部分膨脹到該較低壓力，之後供應至該接觸及分離裝置的一頂部饋入位置；以及(16)該饋入流至該接觸及分離裝置的量及溫度有效於維持該接觸及分離裝置之上頭溫度在一溫度，藉以回收該相對較少揮發性分餾物中之大部分成分。
  11. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之方法，其中該蒸餾蒸汽流是從該蒸餾塔之一區域抽出，該區域低於該頂部饋入位置且高於該中間塔上部饋入位置。
  12. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之方法，其中該蒸餾蒸汽流是從低於該中間塔饋入位置之該蒸餾塔之一區域抽出。
  13. 如申請專利範圍第6、7、8、9或10項所述之方法，其中該蒸餾蒸汽流是從該接觸及分離裝置之一區域抽出，該區域低於該頂部饋入位置且高於該中間塔饋入位置。
  14. 如申請專利範圍第6、7、8、9或10項所述之方法，其中將該第二上頭蒸汽流分開為該蒸餾蒸汽流及一第二蒸餾蒸汽流，之後在該塔第二下部饋入位置供應該 第二蒸餾蒸汽流至該接觸及分離裝置。
  15. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該蒸餾塔之中間塔之一第二上部饋入位置。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該蒸餾塔之中間塔之一第二上部饋入位置。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該蒸餾塔之中間塔之一第二上部饋入位置。
  18. 如申請專利範圍第6、7、8、9或10項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該接觸及分離裝置之一中間塔第二饋入位置。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該接觸及分離裝置之一中間塔第二饋入位置。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中加熱膨脹之該第二凝結部分供應至該接觸及分離裝置之一中間塔 第二饋入位置。
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