從天然氣流中依次去除天然氣液制造技術

本發明專利技術公開了從天然氣進料流(3)中依次分離和回收一種或多種NGL(129、229)的方法。具體地說，使原天然氣進料流(3)通過兩個或更多個NGL分離單元(100、200)，其中每個分離單元從天然氣進料流中去除一種或多種NGL以提供富含甲烷的天然氣供應(205)。每個分離單元采用吸附介質并且具有吸附步驟和介質再生步驟，其中再生步驟可以分批過程、半連續過程或連續過程操作。此方法的一個實施例提供了在每個分離單元中不同的可再生的吸附介質的使用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種優選在天然氣進料流來源處或附近通過分離和回收天然氣液而從包含天然氣液的天然氣進料流提供管道質量天然氣的方法。
技術介紹
天然氣主要由飽和烴組分，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和更重的烴組成。天然氣通常含有約60摩爾％至100摩爾％甲烷，其余主要是更重的烷烴。碳數目增加的烷烴通常以減少量存在。還可存在二氧化碳、硫化氫、氮氣和其它氣體。存在許多原因來從天然氣分離被稱為天然氣液(NGL)的高級烷烴以提供富含甲烷的天然氣流。一個此類原因是為了符合管道規格或液化天然氣(LNG)有關熱值、露點和冷凝的規格。一些固定內燃機(如天然氣發動機)經設計以在特定BTU范圍內操作以達到最優效率并且如果在較高BTU下操作，那么可需要較高維護成本、較高操作溫度、設備預期壽命減小，和/或產生增大的污染。另外，從天然氣回收天然氣液可為經濟上期望的。包括乙烷、丙烷、丁烷和較少量其它重烴的NGL可用作石化原料，其中NGL具有與其作為燃氣組分的價值相比更高的價值。在其它情況下，氣體是與油一起共同生產并且NGL的濃度可是非常高的，在氣流的零點幾百分比至數十百分比的范圍內。此氣體可由于高含量的二氧化碳、氮氣和其它組分而具有不良質量。氣體流速可能小并且將管道帶到生產天然氣的隔離位置常常是不經濟的，此類氣體有時稱為閑置氣體。在這些情況下，最佳替代方案是燃燒所述氣體。然而，燃燒高NGL的氣體可對環境具有顯著負面影響，導致大量CO2和注入大氣中的熱量。除可存儲于儲槽中用于后續輸送和出售的經分離NGL的獲取價值以外，從氣體中去除NGL以減小無益地釋放到環境中的CO2的量和熱量將對環境有利。對于從天然氣流分離天然氣液存在兩個基本步驟。首先，必須從天然氣提取液體。其次，這些天然氣液必須自身分離成其基本組分。對于從天然氣流中去除NGL存在兩種原理技術，是油吸收法和低溫膨脹機法。這兩種方法占總天然氣液生產的大約90％。NGL提取的吸收方法利用對NGL具有親和力的吸收油。在油已經帶走任何NGL前，其被稱為“貧”吸收油。隨著天然氣通過吸收塔，其與吸收高比例NGL的吸收油接觸。現在含有NGL的“富”吸收油經由底部離開吸收塔。其現在是吸收油、丙烷、丁烷、戊烷和其它更重的烴的混合物。將富油進料到貧油蒸餾器中，其中將混合物加熱到高于NGL沸點但低于油沸點的溫度。此方法允許從天然氣流回收大約75％的丁烷和85％至90％的戊烷和更重的分子。雖然存在許多已知吸附方法，但總是在高回收率和方法簡單性(即低資本投資)之間存在折衷。常見吸附技術聚焦于烴的去除，其在富含非烴的流中很好地起作用，但在烴連續流的適用性方面受到限制。另外，此技術對某些分子尺寸/重量無選擇性。低溫法也用于從天然氣提取NGL。雖然吸收方法可提取幾乎所有的較重NGL，但較輕烴(如乙烷)常常更難以從天然氣流回收。在某些情況下，將較輕NGL簡單地保留在天然氣流中是經濟的。然而，如果提取乙烷和其它較輕烴是經濟的，那么低溫法需要高回收率。基本上，低溫法由將氣流溫度降低至大約-120華氏度組成。存在許多不同方式將氣體冷卻至這些溫度，但最有效的一種被稱為渦輪膨脹機法。在此方法中，外部制冷劑用于冷卻天然氣流。接著，使用膨脹渦輪快速膨脹冷卻的氣體，使溫度顯著降低。此膨脹也可跨越閥發生。由焦耳-湯普森效應(Joule-Thompson effect)所導致的這種快速溫度降低使氣流中的乙烷和其它烴冷凝，同時使甲烷維持氣態形式。此方法允許回收天然氣流中最初約90％至95％的乙烷。另外，膨脹渦輪能夠將天然氣流膨脹時所釋放的一些能量轉化成用于再壓縮氣態甲烷排出物，因此節省與提取乙烷相關聯的能量成本。這些設備可以被稱為JT設備、制冷設備或低溫設備，其全部都是相同溫度下降方法的變化形式。雖然可靠，但低溫系統遭受包括高馬力要求的許多缺點。另外，此類系統需要相對嚴格且昂貴的維護以正確地運行。機械制冷系統也在可傳遞的冷量方面具有實際極限，因此，此類系統的效率和能力受到限制。操作窗口(設備可良好地運行的操作條件范圍)是相對窄的窗口，需要時間以有效啟動和關閉并且是相當資本密集型的。因此，這些設施常常在較高氣體流速下使用以確保處理系統的更經濟的成本。并且如果所述設施被構建并且僅可在窄范圍操作條件下操作，那么存在去除CO2(胺系統)、水(乙二醇脫水)和有時甚至預冷卻(丙烷制冷機)所需的相當大的上游處理系統。一旦NGL已從天然氣流中去除，那么必須分離出不同NGL的混合流。用于完成此任務的過程被稱為分餾。分級分離基于NGL流中不同烴的不同沸點來起作用。基本上，分餾分成由逐個蒸出烴組成的階段發生。通過從最輕烴進行到最重烴，有可能易于合理地分離不同NGL。在各種替代技術中，吸附方法似乎是最有前景的。適用于分離NGL的吸附劑應對烯烴或鏈烷烴具有高吸附能力和選擇性。被吸附的組分應能夠易于通過簡單化學工程操作(如通過升高溫度或通過降低壓力)脫附。常規吸附劑，如現有技術中已知的展現對乙烯或丙烯的選擇性的沸石、活性碳、活性氧化鋁、硅膠、負載氯化銀的聚合物、含銅樹脂等，遭受如緩慢吸附動力學、差吸附能力和/或選擇性的一個或多個缺點。此外，由于不斷改變的商業要求和需求，所以期望的是具有展現甚至更高吸附能力、選擇性和/或可逆性的吸附劑用于烴氣體的高效分離。NGL作為單獨產品是有價值的；因此，將其從原天然氣進料流中去除是合算的。NGL具有使其適合于專門用途的自身獨特的特性-例如，丁烷用于打火機中，而丙烷用于后院烤爐及家用加熱系統。石化廠是NGL的最大消耗者，尤其乙烷，其用于制造塑料。加工設施去除NGL，因此其可被回收并且單獨使用。NGL主要是在壓力下以液態由管道輸送。在NGL管道不存在的情況下，NGL可被液化并且由卡車、軌道車或船舶輸送。期望的是具有一種方法，優選現場方法，以從原天然氣進料流中去除部分或全部的天然氣液從而提供管道質量天然氣并且獲取所回收的NGL的價值。另外，在NGL管道存在的情況下，期望的是將所回收的NGL以混合NGL形式輸送至加工設施、精煉廠及分餾廠的進口終端、石化廠、輸出設施及精煉廠。可替代地，可期望的是單獨地和/或以乙烷、丙烷、丁烷等的混合物的形式儲存NGL和沿著管道系統和/或通過管道、卡車、軌道、船舶或其它合適方式將NGL運送至石化廠或直接丙烷或丁烷顧客。
技術實現思路
本專利技術為一種從天然氣進料流中去除和回收部分或全部的天然氣液(NGL)以提供管道質量天然氣并且獲取所回收的NGL的價值的方法。在一個實施例中，本專利技術是從天然氣進料流中依次去除和回收部分或全部的天然氣液(NGL)：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重的烴以提供富含甲烷的天然氣供應的方法，其中NGL借助于兩個或更多個NGL分離單元從天然氣進料流分離，每個NGL分離單元包含：(i)吸附單元，其包含吸附床，所述吸附床包含吸附一種或多種NGL的吸附介質以形成負載的吸附介質，以及(ii)再生單元，其包含通過使吸附的NGL從負載的吸附介質釋放并且形成再生的吸附介質而使負載的吸附介質再生的構件，其中所述方法包含以下步驟：(a)使天然氣進料流以第一流動速率通過第一分離單元的第一吸附單元，產生負載有一種或多種NGL的第一吸附劑和第一經處理的天然氣供應，(b)通過從第一負載的吸附介質釋放吸附的NG本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從天然氣進料流中依次去除和回收部分或全部的天然氣液(NGL)：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重的烴以提供富含甲烷的天然氣供應的方法，其中所述NGL借助于兩個或更多個NGL分離單元從所述天然氣進料流分離，每個NGL分離單元包含：(i)吸附單元，其包含吸附床，所述吸附床包含吸附一種或多種NGL的吸附介質以形成負載的吸附介質以及(ii)再生單元，其包含通過使吸附的NGL從所述負載的吸附介質釋放并且形成再生的吸附介質而使負載的吸附介質再生的構件其中所述方法包含以下步驟：(a)使所述天然氣進料流以第一流動速率通過所述第一分離單元的第一吸附單元，產生負載有一種或多種NGL的第一吸附劑和第一經處理的天然氣供應，(b)通過從所述第一負載的吸附介質釋放所述吸附的NGL并且形成再生的第一吸附介質來使所述負載有一種或多種NGL的第一吸附劑再生，(c)回收所述釋放的NGL，(d)將所述第一經處理的天然氣供應以第二流動速率提供到所述第二分離單元的第二吸附單元，產生負載有一種或多種NGL的第二吸附劑和富含甲烷的天然氣供應，(e)通過從所述第二負載的吸附介質釋放所述吸附的NGL并且形成再生的第二吸附介質來使所述負載有一種或多種NGL的第二吸附劑再生，(f)回收所述釋放的NGL，以及(g)將所述富含甲烷的天然氣供應提供到一個或多個附加分離單元用于進一步處理、提供到天然氣管道用于輸送、用作燃燒過程的燃料、用于燃燒或其組合。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.18 US 61/9548091.一種從天然氣進料流中依次去除和回收部分或全部的天然氣液(NGL)：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或更重的烴以提供富含甲烷的天然氣供應的方法，其中所述NGL借助于兩個或更多個NGL分離單元從所述天然氣進料流分離，每個NGL分離單元包含：(i)吸附單元，其包含吸附床，所述吸附床包含吸附一種或多種NGL的吸附介質以形成負載的吸附介質以及(ii)再生單元，其包含通過使吸附的NGL從所述負載的吸附介質釋放并且形成再生的吸附介質而使負載的吸附介質再生的構件其中所述方法包含以下步驟：(a)使所述天然氣進料流以第一流動速率通過所述第一分離單元的第一吸附單元，產生負載有一種或多種NGL的第一吸附劑和第一經處理的天然氣供應，(b)通過從所述第一負載的吸附介質釋放所述吸附的NGL并且形成再生的第一吸附介質來使所述負載有一種或多種NGL的第一吸附劑再生，(c)回收所述釋放的NGL，(d)將所述第一經處理的天然氣供應以第二流動速率提供到所述第二分離單元的第二吸附單元，產生負載有一種或多種NGL的第二吸附劑和富含甲烷的天然氣供應，(e)通過從所述第二負載的吸附介質釋放所述吸附的NGL并且形成再生的第二吸附介質來使所述負載有一種或多種NGL的第二吸附劑再生，(f)回收所述釋放的NGL，以及(g)將所述富含甲烷的天然氣供應提供到一個或多個附加分離單元用于進一步處理、提供到天然氣管道用于輸送、用作燃燒過程的燃料、用于燃燒或其組合。2.根據權利要求1所述的方法，其中將所述富含甲烷的氣體供應提供到第三分離單元，其中所述方法進一步包含以下步驟：(h)使所述富含甲烷的天然氣供應以第三流動速率通過所述第三分離單元的第三吸附單元，產生負載有一種或多種污染物的第三吸附劑和經處理的富含甲烷的天然氣供應，(i)通過從所述第三...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·T·麥特斯，H·R·戈爾茨，A·N·巴德沃，N·J·舒爾戈特，J·W·萊斯特，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US