自天然气流去除重烃制造技术

一种自天然气进料流去除重烃的方法和设备，所述方法包括使用串联的第一和第二烃去除系统，使得第一系统处理天然气进料流，以产生贫重烃的天然气流，并且第二系统处理至少一部分来自第一系统的贫重烃的天然气流，以产生乏重烃的天然气流，其中所述系统之一为吸附系统，所述吸附系统包含一个或多个用于从含有重烃的天然气吸附从而去除重烃的吸附剂床，所述系统中的另一个为用于将含有重烃的天然气分离成贫重烃的天然气蒸气和富含重烃的液体的气液分离系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种自天然气进料流去除重烃的方法和设备，所述方法包括使用串联的第一和第二烃去除系统，使得第一系统处理天然气进料流，以产生贫重烃的天然气流，并且第二系统处理至少一部分来自第一系统的贫重烃的天然气流，以产生乏重烃的天然气流，其中所述系统之一为吸附系统，所述吸附系统包含一个或多个用于从含有重烃的天然气吸附从而去除重烃的吸附剂床，所述系统中的另一个为用于将含有重烃的天然气分离成贫重烃的天然气蒸气和富含重烃的液体的气液分离系统。【专利说明】自天然气流去除重烃相关申请交叉引用本申请为2012年8月3日提交的标题为“自天然气流去除重烃”(HeavyHydrocarbon Removal from a Natural Gas Stream)的美国专利申请 N0.13/565, 881 的部分继续申请，所述专利全文通过引用结合到本文中。
本专利技术涉及用于自天然气流去除重烃(即总计具有6或更多个碳原子的脂族烃和芳族烃-在本文中也分别称为C6+烃和芳族化合物)的方法和设备。在某些优选的实施方案中，本专利技术涉及用于自天然气流去除重烃和使天然气流液化的方法和设备。所述天然气流可为已贫乏(lean)总计具有3至5个碳原子的脂族烃(在本文中也称为C3-C5烃)的流，和/或已贫乏总计具有2至5个碳原子的脂族烃(在本文中也称为C2-C5烃)的流。
技术介绍
在使天然气流液化之前自天然气流去除重烃是重要的，因为否则重烃可在液化天然气(LNG)流中冻结。也已知在天然气进料流中含有的重烃组分可使用变温吸附(TSA)或通过使用洗漆塔(scrub column)来去除。如同本领域熟知的那样，洗涤塔为用于自进料流去除不易挥发性组分，以产生所述不易挥发性组分贫乏的气流的一类分离装置。将进料流(作为气流或作为两相气液流)引入洗漆塔中，在洗漆塔中进料流与液体回流流(reflux stream)接触。该回流流在高于引入进料流的位置的位置引入塔中，使得下降的液体流与来源于进料流的上升的蒸气流逆流接触，从而“洗涤”所述蒸气流(即自蒸气流除去至少一些不易挥发性组分)。通常，洗涤塔含有一个或多个分离级(separation stage),这些分离级位于引入回流流的位置之下和引入进料流的位置之上，并且包含塔盘、填料或一些其它形式的插入物，其作用是增加上升的蒸气与下降的回流流之间的接触的量和/或持续时间，从而在这些流之间增加传质。在处理天然气流的情况下，洗涤塔可有效地自该流去除所有的重烃组分，但是必须在低于混合物的临界压力的压力下操作，以实现气液相分离。该塔的操作压力低于最佳天然气液化压力，其导致液化过程能量效率较低。而且，稳定的洗涤塔操作需要足够的液体(即回流)与蒸气流量比，以避免塔干透。用于该塔的回流通常通过冷凝来自塔顶部的一部分气流来提供，并且如果天然气进料中特别地C3-C5烃和/或C2-C5烃过分贫乏(即这些组分的浓度太低)，那么为了在塔内保持需要的液体与蒸气流量比而变得能量效率非常低下。因此，如果天然气进料中C3-C5烃和/或C2-C5烃贫乏并且含有相对高浓度的重烃，那么常规的洗涤塔技术为能量效率低下的。如同本领域熟知的那样，TSA包括至少两个步骤。在第一步骤(通常称为“吸附步骤”)期间，使气态进料流以第一温度通过一个或多个吸附剂床第一段时间，期间所述吸附剂选择性吸附所述进料中的一种或多种组分，从而提供所吸附组分贫乏的气态蒸汽。在所述吸附步骤结束时(其通常为当吸附剂接近饱和时)，停止向目的床引入进料流。然后，在随后的步骤(通常称为“解吸步骤”或“再生步骤”)中，所述床通过以第二较高温度自所述床解吸所吸附的组分第二段时间来再生，该时间足以解吸足够的所吸附的组分，以使得一个或多个目的床可用于另一吸附步骤。通常，在再生步骤期间，使另一气流(称为“再生气体”)通过所述床，以助于解吸和去除所解吸的组分。在一些TSA方法(通常称为变温变压吸附，或TPSA方法)中，再生步骤也在比吸附步骤期间的压力更低的压力下进行。在大多数TSA方法中，情况也可为并联使用两个或更多个吸附剂床，且吸附步骤的时间安排在所述床之间交错，使得在任何点总是有至少一个床经历吸附步骤，从而允许连续处理进料流。每一个吸附剂床可含有单一类型的吸附材料，或者可含有多于一种类型的吸附材料，并且当存在多于一个床时，不同的床可含有不同的材料(特别是当存在串联的两个或更多个床时)。用于选择性吸附重烃的合适类型的吸附材料为熟知的。TSA可用于在对随后的流液化最佳的压力下自天然气流有效去除重烃，以使液化过程的能量效率高。然而，如果重烃的浓度太高，那么TSA容器尺寸和再生气体需求变得在经济上不可行。因此，仅当重烃的浓度相对低时，TSA才有效于去除天然气液化过程中的重烃。另外，进一步的复杂情况的是，用于烃去除的TSA吸附剂床需要在高温(即450-600° F，232-315°C )下再生。在这些高温下，所吸附的重烃存在裂解和产生焦的风险，这将使吸附剂失活并且不利于生产率。本领域的现有技术包括文献WO 2009/074737、WO 2007/018677、US 3841058 和US 5486227(它们描述了其中使用吸附系统的方法)；和US 7600395、US 5325673、WO2006/061400、US 2006/0042312和US 2005/0072186 (它们描述了其中采用洗涤塔的方法)。因此，本领域需要用于自天然气流去除重烃的改进方法和设备，特别是当天然气流具有相对高浓度的重烃，或者是当天然气流的确切组成易于变化和/或可另外为未知，使得存在所述流具有(至少有时)相对高浓度重烃的风险时。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了自天然气进料流去除重烃的方法，所述方法包括以下步骤:用第一重烃去除系统和第二重烃去除系统处理天然气进料流，以产生乏(leanin)重烃的天然气流，其中所述第一和第二系统串联使用，使得第一系统处理天然气进料流，以产生贫(cbplete)重烃的天然气流，并且第二系统处理至少一部分来自第一系统的贫重烃的天然气流，以产生乏重烃的天然气流，并且其中所述系统之一为吸附系统，所述吸附系统包含一个或多个用于从含有重烃的天然气吸附从而去除重烃的吸附剂床，所述系统中的另一个为用于将含有重烃的天然气分离成贫重烃的天然气蒸气和富含重烃的液体的气液分尚系统。气液分离系统可为适合于将含有重烃的天然气(一般为含有部分冷凝的重烃的天然气)分离成贫重烃的天然气蒸气和富含重烃的液体的任何类型的系统。例如，气液分离系统可包含汽提塔、洗涤塔或相分离器。然而，气液分离系统优选包含汽提塔或相分离器。吸附系统可为包含一个或多个适合于从含有重烃的天然气吸附从而去除重烃的吸附剂床的任何类型的系统。然而，吸附系统优选包含变温吸附(TSA)系统。本文关于流使用的术语“部分”，除非另外指明，指的是流的一部分，优选地为分开的(divided)部分。流的分开的部分为通过将所述流分成两个或更多个部分而得到的一部分流，其保持与所述流(所述部分已由此分出)相同的分子组成(即具有为相同的摩尔分数的相同组分)。因此，例如，在本专利技术的第一方面，优选的情况是第二重烃去除系统处理来自第一重烃去除系统的整个贫重烃的天然气流，或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，罗序昆，CM奥特，MJ罗伯茨，G克里什纳墨菲，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：实用新型
国别省市：