提供了一种用于加工天然气的装置。该装置包含两个或多个平行连接的模块。该装置被配置来将伴生气转化成为更高密度的材料。另外，一种加工与一口或多口油井伴生的气体的方法。该方法包含步骤：提供包含两个或多个平行模块的模块式装置，其中至少一个模块是耐用型模块，和至少一个模块是经济型模块；当生产率下降时，调低一个或多个模块；至少当生产率下降超过调低限度时，关闭一个或多个模块。天然气在费－托单元中处理。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术包括用于加工伴生气(associated gas)的解决方案。另一方面，本专利技术涉及一种用于生产合成的原油“合成原油”的装置。具体的，本专利技术包括由伴生气来生产合成原油，以及实现其的方法。此外，本专利技术涉及用于处理伴生气的装置，更具体的涉及模块式GTL装置，该装置用于将伴生气或者搁浅的天然气(stranded gas)转化为合成原油。伴生气是一种与原油相伴生的天然气，其溶解在油中或者作为在油上面的游离气体帽。伴生气是石油提取的副产物，并且大部分是不想要的副产物，其在不具有收集和运输它的措施时必须被处置掉。选择对伴生气进行处置会花费掉超过US $100m，同时没有提供直接的经济益处。因此，许多这样的气体传统上被烧掉。但是，随着日益严格的环境法规，从政治和环境的观点而言，烧掉变得越来越不可接受。具体的，气体的燃烧产生了一氧化碳、氮氧化物和甲烷的排放，并且其是噪音和不期望的热和光的来源，这影响到了附近的社区和周围的动植物群。无论如何，可耗竭的资源正被简单地浪费，并且石油生产商由于不能从伴生气利用中获益而导致了无效率的运行。独立的研究已经估算出由于缺乏加工能力而导致无商业价值的全球的伴生气储量超过了1000万亿(trillion)立方英尺(tcf)，并且其是与超过700mmbbls的石油相伴生的。在2003年，世界银行报告全球范围内烧掉了4.5tcf的气体。这相当于法国和德国合计的年消耗量，或者相当于美国天然气消耗量的25％。此外，12.5tcf的气体在全球范围内被再注入(re-injected)。据估计其的50％代表了被迫的再注入；或者气体是因为缺乏可行的或者经济的选择而被再注入。处理伴生气的一个选择是将所提取的气体再注入回油田中。但是，这需要气体净化和压缩，这产生了另外的成本，该成本随着生产中储层压力(reservoir pressure)的降低而升高。另外，再注入的气体可能实际上通过对其流动产生不利影响而损害石油的生产。可选择的是寻找将伴生气市场化的方式。技术上，存在着几种气体利用的选项：将它制备成不同形式的燃料(干燥的管道气体，LPGs，LNG，或者天然气发电(gas to wire)-在线发电)或者加工用于石化进料。另一个目前处于开发中的选项包括气至液(GTL，gas-to-liquid)和气至固(GTS，gas-to-solid)。GTL技术提供了宽范围的终端产品，其优于常规的石油替代品，例如清洁柴油和航空煤油，中间馏分油，润滑油，烯烃和甲醇。GTS是一种相对新的技术，其专门开发用于离岸气体的生产，其中将气体转化成水合物来允许更容易运输到市场，在这里将它在接收终端再气化。但是，伴生气的加工仍然是不赚钱的，并且该气体本身或者衍生自该气体的产品都依赖于现成的市场。具体的，石油公司将生产宽馏分的轻质烃(其是石化工业中的一种基本成分)视为伴生气最有希望的用途。当考虑伴生气的解决方案时，另外一种缺点是将该气体运输到消费区域的过高的成本。长距离管线和LNG虽然对于某些情况来说显示了相当的可行性，但是它们仍然没有变成常规的气体运输方法。管线或者向LNG的转化还要预先假定将来自油田的一定量的伴生气用于进行这样的运输和加工是经济可行的。因此排空或者燃烧经常是最成本有效的解决方案。其他考虑因素是健康和安全方面，当处理可燃气-->体时，这些方面必须包括到装置中，以及如果所述气体过酸(即，具有高含量的H2S)或者具有高的液体含量时，还要考虑设备的操作和维护。因此，存在着明显的持续的需要，来将已经变成石油公司的负担和成本的东西变成一种产生正经济回报的资产。在伴生气处理中一个相当大的问题是生产速率的可变性，因此需要能够在油田的寿命期内，对伴生气进行处理，而不管伴生气量的大小。常规的气至液(GTL)装置典型的被设计来用于陆上应用(onshoreapplication)，并且能够经济的开发大容量的气田(25000+桶/天)。这样的装置典型的成本是数十亿(billions of)美元，其需要大的规划面积，并且具有相当大的重量。确实，装置越大，来自该装置的经济性输出就越好。这些装置通常使用固定床或者流化床浆体型反应器来将气体转化成为精制产品例如蜡和润滑剂。可以理解这样的装置不适于离岸的场合，这至少是因为它的尺寸和重量。作为表示处理量或者流速V随时间T变化的示意图，图1表示了常规的GTL装置所需的气体供给R或多或少是恒定的。相反，来自油田的伴生气的气体生产率G，即流速(以bbl/天或者m3/天为单位计量)在油田的使用寿命内是变化的，油田的寿命跨度典型的范围是3-20年。在最初的阶段，生产率G增加到最大值，其稳定一段时间，在此期间生产率基本是不变的，其后生产率逐步降低。在短期内，例如在几天或几周的期间内，生产率会随机波动，典型的是在它平均值的10％左右波动。例如如果油井发生了紧急停工，则出现了更短期的变化。在这种情形中，来自油井的流量将在几分钟内降为零。典型的，这可能对应于在具有几个油井的产油设施中20％的流量降低。如果该产油设施本身在紧急情况中关闭，则气体生产将在几分钟或更短的时间内降为零。虽然常规的精炼厂规模的GTL装置能够适应生产率的每日波动，但是这样的装置被设计来用于满载、长期的容量，并且通常不将生产率从满载容量降低到接近零。虽然大的装置可以按比例缩小，但是这里出现这样的点，在该点时所述装置不再是经济可行的。参见图1，可以理解对于处理伴生气而言，这样的常规装置仅仅能够在油田寿命期的早期到中期是有效的。这于是提出了是否经济的将GTL设施包括到生产油的装置的问题。为了将GTL设施合并到生产油的装置中，非常期望的是GTL设施可适应于容纳油田生产率的变化，特别是生产率在油田寿命期内的降低。为了适应经时变化，模块式系统是一种理想的解决方案。每个模块在单独使用时应当是商业合理的，以使得该GTL设施在生产高峰时能够按比例引入许多模块，并且随着所述场合的生产率降低，缩小到单一模块。已经提出了通过两阶段加工来处理天然气的GTL方法。在第一阶段形成合成气，在第二阶段通过费-托合成来合成烃。合成气的形成可以通过蒸汽甲烷重整(SMR)或者通过天然气的部分氧化来进行。已经开发了微型-和迷你型-通道工艺来用于SMR和费-托合成反应器中，特别是具有模块性理念的反应器。但是，一直期望改进工艺，包括科学性和经济性二者。已经开发了新一代合成气发生装置，其依靠使用离子转移膜(ITM，Ion Transfer Membranes)来由天然气生产合成气。该ITM是非多孔性陶瓷膜，其允许氧离子和电子的同时扩散。用于使用ITM将天然气转化成为合成气的反应器是使用两种输入物流来运行的，-->第一输入物流是天然气和蒸汽的组合，第二输入物流是空气。将这些物流与ITM的相对表面接触。在天然气和蒸汽组合接触的表面上，发生了下面的反应：CH4+O2-→CO+2H2+2e-在ITM的相对表面上，空气中的氧气被离子化，并且该氧离子穿过了该膜。1/2O2+2e-→O2-氢气和一氧化碳可以用来经由费-托合成产生合成原油。该合成原油然后可以与搁浅的天然气(stranded gas)相伴生的油混合。结果，因为该合成原油随所述的油运输，没有产生另外的运输成本。但是，用于费-托本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于加工天然气的装置，其包含两个或多个平行连接的模块；其中该装置被配置来将伴生气转化成为更高密度的材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-10-2 0719163.8;GB 2007-10-2 0719167.9;GB 21.一种用于加工天然气的装置，其包含两个或多个平行连接的模块；其中该装置被配置来将伴生气转化成为更高密度的材料。2.根据权利要求1的装置，其中至少一个模块是耐用型模块。3.根据权利要求1或者权利要求2的装置，其中每个模块包含两个或多个反应器，该反应器是串联连接的或者平行连接的或者是组合连接的。4.根据前述权利要求中任一个的装置，其中该两个或多个模块是复数个合成气发生模块，其包含一个或多个合成气发生反应器，和该两个或多个模块是复数个费-托模块，其包含复数个费-托反应器。5.根据权利要求4的装置，其中全部的合成气发生模块是平行排列的；和其中全部的费-托模块是平行排列的。6.根据权利要求4或者权利要求5的装置，其中将多个合成气发生模块的输出连接到共用的输出歧管上。7.根据前述权利要求中任一个的装置，其中提供了至少一个模块，该模块在正常的运行条件下是冗余的。8.一种用于加工天然气的装置，该装置包含：与油井连通来提取油和伴生气的生产管道；和加工...
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ鲍，CD李塔夫内尔，IK巴克斯特，C霍珀，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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