重烃去除方法技术

本发明专利技术公开一种用于从天然气流中去除重烃的方法，其包括使所述天然气流穿过TSA吸附单元以吸附重烃，通过加热以形成含有污染物的气相来再生TSA吸附剂，使所污染的气相冷却以分离水和重烃液体，从而形成第三气相，以及将所述第三气相导向PSA单元以从所述第三气相吸附重烃。可将来自所述PSA单元的产品送到管线或者将其再循环到所述TSA单元以进行进一步烃去除和回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】重烃去除方法专利
本专利技术涉及一种用于从天然气流中去除水和烃的方法。专利技术背景术语“天然气”用于指从具有广泛不同组成的地下积累物中产生的气体。天然气的主要组分为甲烷。除甲烷之外，天然气通常包括其它烃、氮气、二氧化碳、(有时)小比例的硫化氢以及(常常)水。烃组分包括乙烷(C2)、丙烷(C3)、丁烷(C4)、戊烷(C5)、己烷(C6)、庚烷(C7)等。具有5个或更多个碳原子的烃通常称为C5+。天然气流除甲烷之外的组分在本说明书和权利要求书中将称为污染物。本专利技术具体来说涉及通过吸附与冷凝的组合来去除污染物。较轻组分(C1达至并包括C4)在大气温度和大气压力下为气相。较重组分(C5+)在从地下生产过程中的高温下为气相并且在气体混合物冷却时为液相。含有此类较重组分的天然气称为“湿气”，其与不含或仅含有小比例液体烃的干气不同。从天然气流中去除污染物(特别是水和烃)对于防止可在其运输过程中发生的问题来说是重要的。在未处理的天然气通过管线系统运输的情况下，在管线系统中不可避免的压力损失由于水和/或烃冷凝而引起液体形成。这些液体段塞可引起一些问题，如管线和分配系统堵塞。此外，液体水可加速腐蚀。用于指示任何气体可能的液体含量的适用参数为根据露点。露点通常被定义为气体必须被冷却(组成不变)以便它关于水蒸气变饱和(即实现与液体的平衡)的温度。对于混合物如天然气，使用临界凝结压力(存在蒸气-液体平衡的最高压力)或者临界凝结温度(存在蒸气-液体平衡的最高温度)代替露点。为了防止在天然气流中形成液体，应去除污染物，特别是水和(如果适用)烃，以便降低天然气流的临界凝结温度。在除甲烷之外天然气具有较低含量烃的情况下，或者在允许烃液体形成的情况下，仅需要去除水。然而，通常需要从天然气中去除水与烃(更难以去除)，以尤其实现某一所需的临界凝结温度。例如，一种用于从天然气流中去除水和烃的已知方法描述于以下文章：T.Schulz、J.Rajani、D.Brands的“Solvingstorageproblems”,HydrocarbonEngineering2001年6月,第55-60页。在所述已知方法中，将天然气流与吸附床接触以便去除水和烃污染物。在接触气流一段时间之后，需要再生吸附床，这个时间还取决于离开吸附床的纯化气流的所需质量，因为不同类型的污染物有优先吸附。通过固体吸附剂从气体混合物中吸附组分为放热过程，其被称为变温吸附(TSA)。此过程通常通过向吸附剂和被吸附物相施加热量来逆转。如果施加足够的热量，则吸附的组分将离开吸附剂内表面和孔隙。为了完成再生，将吸附剂再次冷却至其初始温度。吸附过程的这种逆转被称为再生。因此，在所述已知方法中提供总计三个吸附床，其中之一处于吸附模式，其中之一通过使未处理天然气流的滑流在高温下穿过所述床以使得吸附的污染物从所述床上去除来再生，并且其中之一在床再生之后通过滑流来冷却。滑流首先穿过待冷却的床，然后加热并且穿过待再生的床。滑流吸收从再生模式中的吸附床中去除的污染物。然后污染的滑流穿过空气和水冷却器，以使得在水的温度(大于水合物形成温度)下冷凝的污染物可在分离器中作为液体分离出。在吸附模式的吸附床上游，将闪蒸气体再循环至待处理的天然气。不幸的是，水冷却器和分离器不是很有效率。因此，在再循环流中显著水平的C5+烃污染物可积聚到吸附床上，从而减小吸附效率。另外，用制冷剂进行冷却也是有问题的，在冷却器和分离罐中可形成固体水合物。使用吸附床从天然气流中去除水和/或烃的一个问题在于，不是一直有可能实现来自吸附模式的床的所得纯化气流的足够低的临界凝结温度。因此，需要一种能从天然气中去除污染物(通常为水与烃)以实现某一所需临界凝结温度的方法。根据2007年11月22日公布的美国公布号2007/0267328，提供一种用于从天然气流中去除污染物的方法。所述方法包括以下步骤：(a)在高温下使天然气流的一部分作为第一气流与再生模式下的第一吸附床接触以去除存在于第一吸附床上的污染物并获得与第一气流相比富含污染物的第二气流；(b)向气体/液体分离步骤递送所述第二气流，所述步骤包括将第二气流冷却至一个温度以使得至少一些污染物开始冷凝成富含污染物的第一液相以及从第二气流中分离第一液相以产生第三气流；其中所述气体/液体分离步骤形成第一气体/液体分离步骤并且其中所述方法进一步包括(c)向第二气体/液体分离步骤递送所述第三气流以获得富含污染物的第二液相和贫气流。在根据美国公布号2007/0267328的方法的特别有利的实施方案中，步骤(c)中的所述第二气体/液体分离借助于加速惯性分离器来实现。这种分离器产生以加速流动的流体流并且引起所述流体流冷却至一个温度，在所述温度下水和烃将冷凝成第二液体水/烃相。加速惯性分离器有利地为超音速惯性分离器并且流体流以超音速流动。进一步来说，可适合地将旋涡运动诱导为流体流以超音速流动，从而引起污染物(特别是水和烃)流向流内收集区的径向向外部分。然而，在离开加速惯性分离器之后，必须将气流压缩至吸附压力。压缩步骤减小了所述方法的能量效率。专利技术概述本专利技术提供了一种用于从天然气流中去除水和烃，并且具有比现有技术方法提高的方法效率的方法。用于从天然气流中去除水和重烃污染物的方法包括如现有技术中的变温吸附法，其中天然气流被导向吸附床以从天然气流中去除污染物。吸附床通过加热进行再生，其中污染物从吸附剂中释放并且传送至气体/液体分离步骤，所述步骤涉及冷却污染物气流，以冷凝成富含污染物的液相。代替使由气体/液体分离得到的气相再循环至吸附床，使气相传送至变压吸附过程中，其中在床中吸附包括重烃的污染物并形成干净的天然气流。在通过减压使变压吸附床再生时，将低压污染物流用作燃料来为变热吸附床的再生模式提供热量。本专利技术还涉及所述方法的改变形式，其中来自变压吸附过程的产物和污染物流可再循环或处理以用于进一步分离。除了去除水之外，根据本专利技术的方法和系统允许从进料气流中去除烃，引起与进料气流相比更低的临界凝结温度。在根据本专利技术的方法中，可控制从进料气流中去除水和烃的程度，从而产生具有所需临界凝结温度的产物气流，甚至在以下情况下：其中进料气流的组成使得使用其它技术(如仅使用吸附的方法)不能实现临界凝结温度降低到足够低水平。本专利技术的方法缓解现有技术中发现的问题，其中来自气体-液体分离器的气体被再循环至变热吸附单元并且其中连续再循环由于气体-液体分离单元的固有低效率而导致重烃在吸附过程中累积。使用变压吸附单元从离开变热吸附单元的污染物流中有效地去除重烃污染物。来自变压吸附单元的任何再循环气体具有比来自冷凝器或气体/液体分离器的气体显著更低的重烃含量。此外，从PSA单元进入变热吸附单元以用于进一步吸附污染物的任何再循环气体为来自变压吸附的较高压力下的产物气体并且因此提高美国公布号2007/0267328的效率，其中来自气体-液体分离器的气相由于压力下降而加速并且随后必须压缩以满足变热吸附单元的进料压力。附图简述图1为用于从天然气流中去除水和烃的本专利技术的方法的示意图，其示出了变温吸附、气体/液体分离以及变压吸附的组合。图2为用于从天然气流中去除水和烃的本专利技术的方法的示意图，其示出了变热吸附、气体/液体分离和变压吸附的组合，其中来自PSA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从天然气流中去除重烃的方法，其包括：将含有水和C5+烃的天然气流导向变热吸附(TSA)单元的吸附床，以便从所述天然气进料流中吸附至少一部分水和C5+烃，从而产生与所述进料流相比具有减小的水和C5+烃水平的第一产物气流；通过加热去除吸附的水和C5+烃并且形成与所述进料流相比具有更高的水和C5+烃浓度的第二气流来再生所述吸附床；冷却所述第二气流以形成液体水和液体C5+烃并且从所述第二气流中分离所述液体以形成第三气流；将所述第三气流导向变压吸附(PSA)单元的吸附床以便从所述第三气流中吸附C5+烃并且得到与所述第三气流相比具有更低的C5+烃浓度的高压第二产物气流；通过降低压力并形成含有C5+烃的低压污染物气流来再生所述PSA单元中的所述吸附床。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.01 US 13/363,6991.一种用于从天然气流中去除重烃的方法，其包括：将含有水和C5+烃的天然气流导向变热吸附(TSA)单元的吸附床，以便从所述天然气进料流中吸附至少一部分水和C5+烃，从而产生与所述进料流相比具有减小的水和C5+烃水平的第一产物气流；通过加热去除吸附的水和C5+烃并且形成与所述进料流相比具有更高的水和C5+烃浓度的第二气流来再生所述吸附床；冷却所述第二气流以形成液体水和液体C5+烃并且从所述第二气流中分离所述液体以形成第三气流；将所述第三气流导向变压吸附(PSA)单元的吸附床以便从所述第三气流中吸附C5+烃并且得到与所述第三气流相比具有更低的C5+烃浓度的高压第二产物气流；通过降低压力并形成含有C5+烃的低压污染物气流来再生所述PSA单元中的所述吸附床。2.如权利要求1所述的方法，其中将来自所述PSA单元的所述低压污染物气流用作用于加热所述TSA单元的所述吸附床的燃料。3.如权利要求1所述的方法，其中将所述高压第二产物气流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。4.如权利要求1所述的方法，其中冷却所述低压污染物流以从所述低压污染物气流冷凝C5+烃液体，从而从所述低压污染物气流中分离并回收所述液体，以形成轻烃气流。5.如权利要求4所述的方法，其中所述轻烃气流用作加热和再生所述TSA单元的所述吸附床的燃料。6.如权利要求4所述的方法，其中在所述冷却之前加压所述低压污染物气流。7.如权利要求4所述的方法，其中将所述高压第二产物气流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。8.如权利要求4所述的方法，其中在冷却所述第二气流之前将所述轻烃气流的一部分与所述第二气流组合。9.如权利要求8所述的方法，其中将所述第三气流的一部分用作加热和再生所述TSA单元的所述吸附床的燃料。10.如权利要求8所述的方法，其中将所述高压第二产物气流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。11.如权利要求9所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·多朗，R·怀亚特，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US