[發(fā)明專利]天然氣處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210433233.1
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN103087794A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·M·普勒格爾;T·C·戈爾登;J·R·赫夫頓;J·E·帕拉馬拉
• 申請（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;楊思捷

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求申請日為2011年8月2日的美國臨時申請序列號61/514081的優(yōu)先權(quán)。在此該臨時申請被全文援引加入。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及處理具有甲烷和其他烴的氣體流，以便去除其他烴。

天然氣通常含有高濃度的天然氣凝液(natural?gas?liquids，NGL)，凝液含有乙烷、丙烷、丁烷和更高級的烴以及其他化合物。在將甲烷供給至管路前，通常用氣體處理裝置將NGL去除(例如，為了滿足對供給至管線的物質(zhì)組成進行限定的規(guī)格)。重?zé)N通常作為混合液體產(chǎn)物去除，它可以分餾成有價值的純凈產(chǎn)品，如化工原料乙烷。NGL中存在的任何丙烷和丁烷都可混合形成液化石油氣(LPG)，這是一種有價值的住宅用燃料。NGL的價格往往與石油價格相關(guān)聯(lián)，所以當(dāng)天然氣價格低而石油價格高時，可去除的NGL的價值更大。

用于去除NGL的常規(guī)選項包括冷凍，其中將天然氣冷卻直至如己烷和更重(C₆₊烴)冷凝物的重化合物從進料流中冷凝出來。另外的常規(guī)選項是吸收，其中使NGL通過接觸輕油(例如煤油范圍，kerosene?range)而去除，這具有丁烷和更重(C₄₊)物質(zhì)的高回收率，丙烷的中等回收率。將貧油冷凍至-30至-40℉改進丙烷回收率，并達到高達50％的乙烷回收率。

為了達到90+％的乙烷回收率和98+％的C₃₊回收率，通常使用低溫或透平膨脹機裝置。這些裝置利用天然氣流的膨脹，將溫度降至-100至-150℉，其中天然氣大多為液體并可使用蒸餾塔分離。當(dāng)塔底產(chǎn)出C₂₊時，這些塔被稱作脫甲烷塔；當(dāng)塔底產(chǎn)出C₃₊時，這些塔被稱作脫乙烷塔。透平膨脹機可用于產(chǎn)生一部分壓縮能，以將商品氣流恢復(fù)至管路壓力。這增加了工藝過程的整體效率。

在十九世紀(jì)七十年代后期，Ortloff公司開發(fā)了氣體過冷方法(GSP)，通過在脫甲烷塔塔頂添加過冷回流流，增加了NGL的回收率。GSP和相關(guān)方法是用于回收NGL的主要技術(shù)，因為它們是獲得C₂高回收率和最大化天然氣井的經(jīng)濟產(chǎn)出的最具成本效率的方法。

GSP的兩個關(guān)鍵缺點是將回收氣恢復(fù)至管路壓力的壓縮費用和容量的缺少彈性。GSP裝置通過大的列(train)增加容量，且相對于吸附方法，對于極限負荷(turndown)具有較少的容忍度，因為要么透平膨脹機不能達到操作脫甲烷塔所需要的低溫度，要么脫甲烷塔的流速不足以保持合適的流型。

透平膨脹機裝置的最佳效率出現(xiàn)在接近總設(shè)計容量的操作點。隨著進料量增加，可存在阻礙進一步的裝置載荷的多個與設(shè)備相關(guān)的瓶頸。它們包括與下述相關(guān)的局限性：在脫甲烷塔中的過度蒸汽流速，其導(dǎo)致夾帶或溢流，冷凍不足，無法將殘余氣壓縮至管路壓力；或較低的NGL回收率，其導(dǎo)致殘余氣的熱值超出管路規(guī)格。

熟知某些用于從天然氣流中去除NGL的常規(guī)吸附方法，它們具有保持銷售氣在升高的壓力的優(yōu)點。然而，這些方法的不足在于甲烷回收率比其它任一技術(shù)都低。盡管GSP回收大大超過99％的甲烷，但由于一些天然氣進料被用來再生床，所以即便最佳的吸附工藝也只具有75-85％范圍的回收率。

M.Mitariten(USPN?7396388和US7442233)公開了常規(guī)的NGL處理系統(tǒng)，其提供了變壓吸附(PSA)、胺清洗、和吸附水吸附的集成系統(tǒng)，以從天然氣流中去除酸性氣體、水和重?zé)N(C₄₊)。

Dolan和Butwell(US6444012)教導(dǎo)了將用于從原料天然氣進料中去除C₃₊成分的PSA，與用于產(chǎn)生富CH₄流的去除N₂的第二PSA二者組合使用。使用來自第二PSA的產(chǎn)物流，來再生第一PSA和回收甲烷產(chǎn)品中高級鏈烷烴的熱值。

Butwell等人(US6497750)也教導(dǎo)了連續(xù)使用兩個PSA以從甲烷中除去N₂。第一PSA從原料天然氣中去除N₂。來自這一PSA的廢物流含有N₂、CH₄和重組分，該流被壓縮和輸送至包含CH₄選擇性吸附劑的第二PSA以產(chǎn)生N₂產(chǎn)品。來自第二PSA的廢物流富含CH₄，經(jīng)冷凍去除重組分后，再循環(huán)至第一PSA。