提供管道质量天然气的方法技术

本发明专利技术描述一种从天然气进料流(3)分离和回收NGL(29)的方法。确切地说，本发明专利技术方法允许从原始天然气进料流(3)分离乙烷和更重烃和/或丙烷和更重烃以提供管道质量天然气(5)。此方法的一个实施例提供可再生吸附介质的用途，所述可再生吸附介质是通过微波加热系统再生。所述再生步骤可以作为分批方法、半连续方法或连续方法操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种优选在天然气进料流来源处或附近通过分离和回收天然气液而从包含天然气液的天然气进料流提供管道质量天然气的方法。
技术介绍
天然气主要由饱和烃组分组成，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和更重烃。天然气通常含有约60-100摩尔百分比甲烷，其余主要是更重烷烃。碳数目增加的烷烃通常以减少量存在。还可以存在二氧化碳、硫化氢、氮气和其它气体。从天然气分离称为天然气液(NGL)的更高烷烃以提供富含甲烷的天然气流存在许多原因。一个此类原因是为了符合管道规格或液化天然气(LNG)有关热值、露点和冷凝的规格。一些固定内燃发动机(如天然气发动机)经设计以在特定BTU范围内操作以达到最优效率并且如果在较高BTU下操作，那么可能需要较高维护成本、较高操作温度、设备预期寿命减小和/或产生的污染增加。另外，从天然气回收天然气液可以是经济上所需的。包括乙烷、丙烷、丁烷和更少量其它重烃的NGL可以用作石化原料，其中其具有与其作为燃气组分的值相比更高的值。在其它情况下，气体是与油一起共同生产并且NGL的浓度可以是介于气流的零点几百分比至数十百分比的极大范围内。此气体可以由于高含量的二氧化碳、氮气和其它组分而具有不良质量。气体流速可能较小并且将管道带到产生天然气的分离地点常常是不经济的，此类气体有时称为闲置气体。在这些情况下，最佳替代方案是燃烧所述气体。然而，燃烧富含NGL的气体可能对环境具有显著负面影响，导致大量CO2和热量注入大气中。除捕获可以存储于储槽中用于后续运输和出售的经分离NGL的价值以外，从气体移出NGL以减小无益地释放于环境中的CO2的量和热量将对环境有利。从天然气流分离天然气液存在两个基本步骤。首先，必须从天然气提取液体。其次，这些天然气液必须自身分离成其基本组分。从天然气流移出NGL存在两个原理技术，是油吸附法和低温膨胀机工艺。这两种工艺占总天然气液生产的大约90％。NGL提取的吸收方法利用对NGL具有亲和力的吸收油。在油已经带走任何NGL前，其被称为“贫”吸收油。随着天然气通过吸收塔，其与吸收高比例NGL的吸收油
接触。现在含有NGL的“富”吸收油经由底部离开吸收塔。其现在是吸收油、丙烷、丁烷、戊烷和其它更重烃的混合物。将富油进料到蒸馏的贫油中，其中将混合物加热到高于NGL沸点但低于油沸点的温度。此方法允许从天然气流回收大约75％的丁烷和85至90％的戊烷和更重分子。虽然存在许多已知吸附方法，但总是在高回收率和方法简单性(即低资本投资)之间存在折衷。常见吸附技术聚焦于烃的移出，其在富含非烃的流体中非常起作用，但是在烃连续流的适用性方面受到限制。另外，此技术对某些分子大小/重量无选择性。低温方法也用于从天然气提取NGL。虽然吸收方法可以提取几乎所有的较重NGL，但是较轻烃(如乙烷)常常更加难以从天然气流回收。在某些情况下，将较轻NGL简单地保留在天然气流中是经济的。然而，如果提取乙烷和其它较轻烃是经济的，那么低温方法需要高回收率。基本上，低温方法由将气流温度下降至大约-120华氏度组成。存在许多不同方式将气体冷却至这些温度，但是最有效的一个被称为涡轮膨胀机方法。在此方法中，外部制冷剂用于冷却天然气流。接着，使用膨胀涡轮快速膨胀冷却气体，使温度显著下降。此膨胀也可以跨越阀门发生。由焦耳-汤普森效应(Joule-Thompson effect)所导致的此快速温度下降使气流中的乙烷和其它烃冷凝，同时使甲烷维持气体形式。此方法允许回收天然气流中最初约90至95％的乙烷。另外，膨胀涡轮能够将天然气流膨胀时所释放的一些能量转化用于再压缩气态甲烷排出物，因此节省与提取乙烷相关联的能量成本。这些设备可以被称为JT设备、制冷设备或低温设备，其全部都是相同温度下降方法的变化形式。虽然可靠，但是低温系统遭受包括高马力要求的许多缺点。另外，此类系统需要相对严格并且昂贵的维护以正常运行。机械制冷系统也在可以传递的冷量方面具有实际极限，因此，此类系统的效率和能力受到限制。操作窗口(设备的操作条件范围可以在内部良好起作用)是相对窄的窗口，需要时间有效启动和关闭并且是相当资本密集型的。因此，这些设施常常在较高气体流速下使用以确保较多经济成本来处理系统。并且如果所述设施被构建并且仅可以在窄范围操作条件下操作，那么存在去除CO2(胺系统)、水(乙二醇脱水)和有时甚至预冷却(丙烷制冷机)所需的相当大的上游处理系统。一旦NGL已从天然气流移出，那么必须分离出不同NGL的混合液流。用于实现此任务的方法被称为分级分离。分级分离基于NGL流中不同烃的不同沸点来起作用。基本上，分级分离分成由逐个蒸馏出烃组成的阶段发生。通过从最轻烃进行到最重烃，有可能易于合理地分离不同NGL。在各种替代技术中，吸附方法似乎是最有前景的。适用于分离NGL的吸附剂应对
烯烃或链烷烃具有高吸附能力和选择性。吸附组分应能够易于通过简单化学工程操作(如通过升高温度或通过降低压力)来解吸附。常规吸附剂，如先前技术中已知的展现对乙烯或丙烯的选择性的沸石、活性碳、活性氧化铝、氧化硅凝胶、负载聚合物的氯化银、含铜树脂等，遭受如缓慢吸附动力学、不良吸附能力和/或选择性的一或多个缺点。此外，由于不断改变的商业要求和需求，所以需要具有展现甚至更高吸附能力、选择性和/或可逆性的吸附剂用于烃气体的高效分离。NGL作为单独产物是有价值的；因此，将其从原始天然气进料流移出是可盈利的。NGL具有其自身独特的特性以使其适合于专门用途——例如，丁烷用于打火机中，而丙烷用于庭院烤炉和家用加热系统。石化厂是NGL(尤其乙烷)的最大消耗者，其用于制造塑料。加工设施移出NGL，使其可以被回收并且单独使用。NGL主要是在压力下以液态由管道输送。在NGL管道不存在的情况下，NGL可以被液化并且由卡车、轨道车或船舶输送。所希望的是具有一种从原始天然气进料流移出一些或全部NGL的方法(优选的是现场方法)，以便提供适于经由主线传输网直接运输的管道质量天然气。另外，在NGL管道存在的情况下，所希望的是将所回收的NGL以混合NGL形式运输至加工设施、精炼厂和分馏厂的进口终端、石化厂、输出设施和精炼厂。或者，可能需要分离NGL，储存并且将其以乙烷、丙烷、丁烷等形式传递至石化厂或沿着管道系统和/或通过管道、卡车、轨道、船舶或其它合适手段直达丙烷或丁烷消费者。
技术实现思路
本专利技术是这样一种从天然气进料流移出和回收一些或全部天然气液(NGL)以提供管道质量天然气并且获取所回收的NGL的价值的方法。在一个实施例中，本专利技术是一种从天然气进料流、优选来自油井、气井、凝液井或含有NGL的管道天然气的天然气进料流移出和回收一些或全部以下天然气液(NGL)：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃，以提供用于管道运输的富含甲烷的天然气供应和/或用作燃烧过程的燃料的方法，其中所述NGL借助于NGL分离单元与所述天然气进料流分离，所述NGL分离单元包含：(i)吸附单元，其包含具有吸附介质的吸附床，所述吸附介质吸附NGL以形成负载的吸附介质；和(ii)再生单元，其包含通过使所吸附的NGL从所述负载的吸附介质释放并且形成再生的吸附介质而使所述负载的吸附介质再生的工具，其中所述方法另外包含以下步骤：(a)使所述天然气进料流通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从天然气进料流移出和回收一些或全部天然气液(NGL)以提供富含甲烷的天然气供应的方法，所述天然气液：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃，其中所述NGL借助于NGL分离单元与所述天然气进料流分离，所述NGL分离单元包含：(i)吸附单元，其包含具有吸附介质的吸附床，所述吸附介质吸附NGL以形成负载的吸附介质以及(ii)再生单元，其包含通过使所吸附的NGL从所述负载的吸附介质释放并且形成再生的吸附介质而使所述负载的吸附介质再生的工具其中所述方法包含以下步骤：(a)使所述天然气进料流通过所述吸附单元，产生负载有NGL的吸附剂和富含甲烷的天然气供应，(b)将所述负载有NGL的吸附剂从所述吸附单元输送至所述再生单元，(c)通过从所述负载的吸附介质释放所述所吸附的NGL并且形成再生的吸附介质而使所述负载有NGL的吸附剂再生(d)将所述再生的吸附介质输送回到所述吸附单元以便再使用，(e)回收所释放的NGL，以及(f)将所述富含甲烷的天然气供应提供至天然气管道以便运输和/或用作燃烧过程的燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 US 61/9305901.一种从天然气进料流移出和回收一些或全部天然气液(NGL)以提供富含甲烷的天然气供应的方法，所述天然气液：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃，其中所述NGL借助于NGL分离单元与所述天然气进料流分离，所述NGL分离单元包含：(i)吸附单元，其包含具有吸附介质的吸附床，所述吸附介质吸附NGL以形成负载的吸附介质以及(ii)再生单元，其包含通过使所吸附的NGL从所述负载的吸附介质释放并且形成再生的吸附介质而使所述负载的吸附介质再生的工具其中所述方法包含以下步骤：(a)使所述天然气进料流通过所述吸附单元，产生负载有NGL的吸附剂和富含甲烷的天然气供应，(b)将所述负载有NGL的吸附剂从所述吸附单元输送至所述再生单元，(c)通过从所述负载的吸附介质释放所述所吸附的NGL并且形成再生的吸附介质而使所述负载有NGL的吸附剂再生(d)将所述再生的吸附介质输送回到所述吸附单元以便再使用，(e)回收所释放的NGL，以及(f)将所述富含甲烷的天然气供应提供至天然气管道以...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·T·麦特斯，A·N·巴达维尔，N·J·舒尔戈特，H·R·戈尔茨，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US