本发明专利技术公开一种从天然气分离乙烷和更重烃或丙烷和更重烃以提供富含甲烷的天然气流和挥发性较小的天然气液(NGL)的方法。此方法提供包含多孔交联聚合物吸附剂、热解大孔聚合物或其混合物的可再生吸附介质的用途，所述可再生吸附介质是通过变压吸附(PSA)法、变温吸附(TSA)法或两者的组合来再生。所述再生步骤可以按分批方法、半连续方法形式或优选按连续方法形式操作。
【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从天然气分离乙烷和更重烃或丙烷和更重烃以提供富含甲烷的天然气流和挥发性较小的天然气液的方法。确切地说，此方法提供包含多孔交联聚合物吸附剂、热解大孔聚合物或其混合物的可再生吸附介质的用途，其中吸附/解吸附过程是在变压吸附(PSA)容器、变温吸附(TSA)容器或其组合中进行。
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。含有升高含量NGL的天然气的BTU水平可以是1058或更大，而典型管道或LNG规格的BTU值是1028BTU。一些系统(如气体燃烧系统)经设计以在窄BTU范围内操作并且如果在较高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位置常常是不经济的，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的两种原理技术是油
吸收法和低温膨胀机方法。这两种方法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/或选择性的一个或多个缺点。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。具有利用介质的经改善NGL回收方法应是适用的，其可以从天然气分离NGL、通过解吸附所分离的NGL再生、呈一种流体形式或选择性分离乙烷(C2)和更重烃中的一个或多个、使弃置的废介质减到最少和/或具有物理占据面积小和宽广操作窗口的加工单元。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术是一种从包含甲烷和乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃中的一个或多个的天然气进料流分离天然气液的方法，其包含以下步骤：(a)提供包含具有多孔交联聚合物吸附剂、热解大孔聚合物或其混合物的吸附介质的吸附床，其中所述吸附介质吸附乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(b)使所述天然气进料流通过所述吸附床，得到富含甲烷的天然气流和负载的吸附介质，(c)回收、输送、液化或燃烧所述富含甲烷的天然气流，(d)使所述负载的吸附介质再生以释放所吸附的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(e)单独和/或以混合物形式回收、输送、液化、再注入、排除、分流或燃烧所述乙烷、丙烷、丁烷、更重烃和/或戊烷，以及(f)再使用再生的吸附介质，其中所述使所述天然气进料流通过所述吸附床是在含有所述吸附介质的变压吸附(PSA)容器、含有所述吸附介质的变温吸附(TSA)容器或PSA容器与TSA容器的组合中进行。在本专利技术的另一个实施例中，上文所述方法的步骤是在包含多个吸附容器的系统中以不断重复循环的步骤形式来进行，所述吸附容器在彼此并联共同依序操作的同时，各自进行其相应循环的步骤。在上文所公开方法的一个实施例中，吸附介质是包含大孔合成聚合物的受控热降解产物的部分热解大孔聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从包含甲烷和乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃中的一个或多个的天然气进料流分离天然气液的方法，其包含以下步骤：(a)提供包含具有多孔交联聚合物吸附剂、热解大孔聚合物或其混合物的吸附介质的吸附床，其中所述吸附介质吸附乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(b)使所述天然气进料流通过所述吸附床，得到富含甲烷的天然气流和负载的吸附介质，(c)回收、输送、液化或燃烧所述富含甲烷的天然气流，(d)使所述负载的吸附介质再生以释放所吸附的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(e)单独和/或以混合物形式回收、输送、液化、再注入、排除、分流或燃烧所述乙烷、丙烷、丁烷、更重烃和/或戊烷，以及(f)再使用再生的吸附介质，其中所述使所述天然气进料流通过所述吸附床是在含有所述吸附介质的变压吸附(PSA)容器、含有所述吸附介质的变温吸附(TSA)容器或PSA容器与TSA容器的组合中进行。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.27 US 61/9452531.一种从包含甲烷和乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重烃中的一个或多个的天然气进料流分离天然气液的方法，其包含以下步骤：(a)提供包含具有多孔交联聚合物吸附剂、热解大孔聚合物或其混合物的吸附介质的吸附床，其中所述吸附介质吸附乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(b)使所述天然气进料流通过所述吸附床，得到富含甲烷的天然气流和负载的吸附介质，(c)回收、输送、液化或燃烧所述富含甲烷的天然气流，(d)使所述负载的吸附介质再生以释放所吸附的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、更重烃和/或其混合物，(e)单独和/或以混合物形式回收、输送、液化、再注入、排除、分流或燃烧所述乙烷、丙烷、丁烷、更重烃和/或戊烷，以及(f)再使用再生的吸附介质，其中所述使所述天然气进料流通过所述吸附床是在含有所述吸附介质的变压吸附(PSA)容器、含有所述吸附介质的变温吸附(TSA)容器或PSA容器与TSA容器的组合中进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法的步骤是在包含多个吸附容器的系统中以不断重复循环的步骤形式来进行，所述吸附容器在彼此并联共同依序操作的同时，各自进行其相应循环的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸附介质是包含大孔合成聚合物的受控热降解产物的部分热解大孔聚合物，所述大孔合成聚合物含有平均临界尺寸范围介于50至100,000埃之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·T·麦特斯，H·R·戈尔茨，A·N·巴德沃，N·J·舒尔戈特，
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
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