气-转-液方法和处理天然气(5)的设备(10)，其中天然气通过限流器(16)经受膨胀以通过焦耳-汤姆逊效应经历冷却，使液体(21,22)能从气流中分离。天然气可以在其到达限流器(16)之前通过与已经通过限流器(16)的液体热交换而冷却。这减少了天然气中长链烃的比例，其可简化后续加工，并可使设备的尺寸减小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气-转-液技术本专利技术涉及处理天然气来生产液体产物的设备和方法。众所周知，大部分油井同样生产天然气。在许多油井中，天然气以相对小的量与油一起生产。当这种伴生气的量足够大或者井接近预先存在的气体输送基础设施时，可将气体输送到厂区外的加工设备中。当石油生产在较远的地方发生时，难以将伴生气引入现有的气体输送基础设施。在缺少这种基础设施时，伴生气通常通过燃烧或再注射而处理。然而，使气体燃烧不再是环境上可接受的方法，同时再注射可对油田的石油开采质量具有负面影响。气-转-液技术可用于将天然气转化为液体烃，并可遵循烃液体生产的两阶段方法，包含合成气产生，随后是费-托(Fischer-Tropsch)合成。总的来说，合成气(氢气和一氧化碳的混合物)可通过部分氧化、自热重整或蒸汽甲烷重整的一种或多种生成。在使用蒸汽甲烷重整时，反应是吸热的，因此需要加热。随后使合成气经受费-托合成。为进行费-托合成，氢气与一氧化碳的最佳比率约为2:1，且蒸汽重整的益处是提供绰绰有余的用于此目的的氢气。这类方法描述于例如WO 01/51194 (AEA Technology)和 WO 03/006149 (AccentusPlc)。天然气主要是甲烷，但还含有小部分的长链烃。在各情况下，天然气首先经受预重整步骤，其中通过与蒸汽反应(例如在400°C在镍催化剂上)将长链烃转化为甲烷。关于费-托法，如WO 2004/050799 (GTL Microsystems AG)所述，合适的催化剂使用在陶瓷载体上的钴的小微粒，但这种催化剂在存在水蒸气时可遭受有害反应。为确保其不发生，操作反应器以确保费-托转化不多于70%，然后使得到的气体经受第二个费-托阶段。尽管这提供了令人满意的将天然气转化为长链烃产品的方式，但仍期望提供备选的设备和方法。根据本专利技术，提供一种处理天然气的气-转-液设备，其中天然气通过限流器经受膨胀以通过焦耳-汤姆逊效应(Joule Thomson effect)经历冷却，并分离得到的液体。本专利技术还提供以这种方式处理天然气的方法。本专利技术的方法涉及用于将天然气(主要为甲烷)转化为长链烃的化学方法。理论上膨胀发生时无显著来自周围的热传递，天然气膨胀为较低压力状态。限流器可为减压阀，或者可为涡流管分离器的入口喷嘴，或透平膨胀机，或Twister (TM)分离器装置。涡流管或Ranque-Hilsch管将气体拆分为热气流和冷气流。热气流可在设备内的其它地方应用。然而，由于分为两个气流，只有部分气体被冷却。膨胀可使天然气冷却到低于(TC，更特别地低于-10°C例如低于_15°C，导致长链烃从蒸气状态凝结成液态，并可从剩余的天然气中分离。冷却程度选择为确保输出流处于足以通过所述方法驱动气体的压力下。同时温度可进一步降低以增加高级烃的回收，这在增加压缩需求以使气体再次加压的成本超过回收的额外的长链烃的价值时不再是有利的。天然气流优选通过换热器进料至限流器中，其中它通过与至少一种已通过穿过限流器而冷却的流体接触而冷却，使得天然气在到达限流器时低于环境温度。这种方法的益处是剩余天然气中的长链烃的比例显著减少。因此可能可行的是然后使天然气经受重整而无需单独的预重整器。进一步的益处是经受后续化学加工的烃的量减少，这可减小其余设备的尺寸，因此减小成本。在这种冷却过程中的潜在问题是形成含甲烷的水合物的风险，尽管这未必是Twister装置的问题，因为停留时间可足够短以防止水合物晶体的形成。为解决这个问题，可在限流器上游将氧化物比如甲醇或乙醇引入天然气流。这防止水合物的形成。在气-转-液设备的环境内，这类氧化物在费-托合成期间产生，并可通过汽提从得到的含水相中提取。因此这些氧化物允许气流冷却到较低温度。随后通过蒸汽甲烷重整、部分氧化或自热重整使天然气转化为合成气。在蒸汽甲烷重整的情况下，必要的热量可通过在集成重整/燃烧反应器内的相邻通道内的催化燃烧，或者通过来自单独燃烧反应器的热排出气体提供。得到的合成气含有比费-托合成法所需的更多的氢气，且至少一些过量氢气可通过膜分离器从合成气中分离，并提供给燃料集管。若膜未用于分离，分离可通过压力回转吸收完成。燃料集管可供应用于燃烧过程的燃料(所述燃烧过程提供用于蒸汽甲烷重整反应的热量)，或可提供用于预先加热用于这种燃烧过程的空气供应的燃料。然后合成气可经受费-托合成反应以使合成气转化为长链烃。其可以是单阶段过程或两阶段过程。在分离液体烃产品和含水相以后(例如在管式换热器中，随后在容器中通过密度差分离)，得到尾气。尾气含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。优选将一些尾气进料至合成气流，优选膜 分离器的上游。将至少一些尾气进料至燃料集管中。可将至少一些含水相煮沸以生产蒸汽和含氧蒸气，将其进料至燃气混合物中。例如可将其进料至提供给燃烧通道或燃烧反应器的燃烧空气流中。应理解蒸汽/甲烷重整过程产生两个热的向外流动流:通常高于800°C的合成气流，和可在类似的温度下(若使用集成燃烧/重整反应器)或可在稍低的温度下(若使用单独的燃烧反应器)的排出气流。这些热的流优选用于向供应重整过程的气体提供热能。例如热合成气可用于提供重整所需的蒸汽，同时排出气体可用于预先加热燃烧空气。在本专利技术的另一方面，提供气-转-液方法和进行所述方法的设备，其中所述方法利用使用空气流的燃烧步骤，且其中所述方法产生过量的氢气，其中过量的氢气用膜或用压力回转吸收来分离，并用于预先加热燃烧空气流。空气流的预先加热可利用催化燃烧方法。例如氢气可从合成气或费-托合成反应的尾气中分离。在另一方面，本专利技术提供气-转-液方法和进行所述方法的设备，其中所述方法利用燃烧步骤，且其中所述方法进行费-托合成，其中来自费-托合成的热量用于生成蒸汽，并将蒸汽引入供给燃烧步骤的气流中。供给燃烧步骤的蒸汽可包括氧化物，所述氧化物作为费-托合成的副产品生产。现将仅仅通过实施例并参考附图对本专利技术作进一步并更具体的描述，所述附图显示气-转-液设备和相关设备的示意性流程图。本专利技术涉及用于将天然气(主要为甲烷)转化为长链烃的化学方法。它适合于处理伴生气，所述伴生气是与原油一起生产，并随后从原油中分离的天然气。化学加工的第一阶段涉及合成气的形成，例如通过蒸汽重整，通过以下类型的反应:H2CHCH4 — C0+3H2 (I)。该反应是吸热的，并可用铑或钼/铑催化剂在第一气流通道中催化。引起该反应所需的热量可通过气体比如甲烷或氢气的催化燃烧(所述催化燃烧是放热的，在相邻通道内)提供，或通过与来自单独的燃烧反应器中的排出的气体热交换而提供。燃烧可用钯催化剂在紧凑催化反应器中相邻的第二气流通道内催化。在这两种情况下，催化剂可位于稳定的氧化铝载体上，所述载体在金属底物上形成通常小于100 μ m厚的涂层。或者，催化剂可涂敷于流动通道的壁上或可在流动通道内作为小球提供。燃烧生成的热量将通过分隔相邻通道的金属片传导。蒸汽/甲烷重整生产的气体混合物然后用于进行费-托合成以生成长链烃，SP: nC0+2nH2 — (CH2) n+nH20 (2) 其为放热反应，在升高的温度(通常为190°C _280°C，例如230°C )和升高的压力(通常为1.8 MPa-2.6 MPa (绝对值)，例如2.5 Mpa)，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.30 GB 1007196.71.一种处理天然气的气-转-液设备，其中通过限流器使天然气经受膨胀以通过焦耳-汤姆逊效应经历冷却，并分离得到的液体。2.如权利要求1所述的设备，其包含安排用于在到达限流器之前的天然气，和至少一种已通过穿过限流器而冷却的流体之间热传导的换热器。3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其还包含将氧化物比如甲醇或乙醇引入限流器上游的天然气流的装置。4.前述权利要求中任一项的设备，其还包含将天然气加工以形成含有过量氢气的合成气的装置，和从合成气中除去氢气的分离器。5.如权利要求4所述的设备，其包括向其中供应分离氢气的燃料集管。6.如权利要求5所述的设备，其中合成气形成装置适合使用吸热反应，其中用于反应的热量至少部分通过燃烧来自燃料集管的燃料提供。7.前述权利要求中任一项的设备，其还包含向其中提供合成气的费-托反应器，和从费-托反应器的输出中分离烃产品和尾气的装置。8.如权利要求7所述的设备，其中使一些尾气回流到合成气流中，并将一些尾气进料至燃料集管中。9.如权利要求7或权利要求8所述的设备，其包含换热器，由此至少一些通过费-托反应产生的热量用于生成蒸汽，且其中蒸汽与空气流结合用于燃烧过程。10.处理天然 气的气-转-液方法，其包括以下步骤:通过限流器使天然气通...
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ博韦，R皮特，DJ韦斯特，P霍克，
申请(专利权)人：康帕克特GTL有限公司，
类型：
国别省市：
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