CN105992632A - 纯化天然气的方法和系统 - Google Patents

Abstract

这里提供了天然气的纯化方法和系统。所述方法包括将多种吸附剂层铺在塔中，其中所述多种吸附剂按顺序层铺。所述方法包括将进料气体料流注入塔中，其中所述进料气体料流包括多种组分。所述方法包括从所述进料气体料流中除去多种组分并制备纯化气体。

Description

纯化天然气的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年4月9日提交的标题为“纯化天然气的方法和系统”的美国专利申请号61/977,508的优先权利益，所述文献的全部内容通过参考引入本文。

技术领域

本发明技术总体上涉及使用减少的设备数除去多种气体污染物。更具体地说，本发明技术提供在单个吸附床塔中使用多种吸附剂材料除去多种气体污染物。

背景技术

本节旨在介绍可能与本发明技术的示例性实施方案有关的领域的各个方面。这种描述认为有助于提供便于更好了解本发明技术的特定方面的框架。因此，应理解，本节应按此目的进行阅读，而不一定是作为对现有技术的确认。

从气体料流中吸附和除去污染物和杂质正变成重大的问题，因为北美洲扩大了使用其可获得的气体资源，包括其天然气供应。由于气体提取的进步，现在有足够的天然气储备来满足大部分北美家庭能源需求至下一个世纪。事实上，全球气体供应经规划到2040年将增加大约65％，其中20％的生产发生在北美洲。

仅在美国，来自Appalachian Basin、Green River Basin of Wyoming和Uinta/Piceance Basin of Utah的新天然气田就由于液压破碎页岩层的成功执行而迅速地开发。当商业上开发天然气生产田时，重要的是适当地储存产生的气体用于运输，以确保商业可行性。全世界向消费者供应清洁燃烧天然气的一种方法包括在烃的存储和运输之前使未加工的天然气液化。通过将未加工的天然气转化成液化天然气(LNG)，将体积大得多的烃储存并从遥远的生产区输送到各个市场。另外，使天然气液化的方法已经证明是特别有用的，因为LNG占气态天然气体积的大约六百分之一。

然而，在液化可以发生之前，可以处理未加工的天然气以除去可能有害的污染物，所述有害的污染物可能对生产设备和运输基本设施造成不希望的后果。这些污染物可以包括水(H₂O)和酸性气体，包括二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)。例如，H₂O和CO₂可能在液化温度下凝固并堵塞液化设备，并且H₂S可能不利地影响LNG的产品规格，从而降低其商业价值。天然气液体(NGL)还可以回收以单独地销售。

此外，除了其它污染物，硫醇(RSH)、重质烃(HHC)和汞通常可能以低浓度存在于未加工的天然气中。这些污染物可能引起可能的设备破坏或失效问题，包括腐蚀或金属脆化，或凝固和堵塞低温换热器。因此，也可能要求这些污染物的分离和除去作为在液化之前预处理天然气的方法。

预处理和生产LNG的常规气体加工设施可以包括用于吸附或吸收方法的许多关键生产设备段以分离和除去污染物。典型的设施可以包括采用多个吸附床、胺处理单元和脱水单元以便除去污染物的若干气体分离单元。

特别地，常规的除去方法可以包括三个或更多个步骤，包括预处理步骤、脱水步骤和天然气液体加工步骤。预处理步骤可以包括通过使用多个吸附容器除去酸性气体，例如CO₂和H₂S，以及有机硫、汞及其它杂质。可以使用脱水单元除去水蒸气(作为未加工的天然气的天然组分)。可以除去和收集重质烃用于后面的商业用途。在很多情况下，可以使用传统的气体加工技术加工这些烃。然而，这些方法可能在经加工的气体料流中留下小量的组分如苯。这些重质烃可能凝固并聚集在低温换热器中，而引起交换器堵塞。这可能要求停机和解冻(de-riming)以除去堵塞。

Sethna等人的美国专利申请公开号2011/0185896描述了从天然气料流例如生物气/垃圾掩埋气体料流中除去污染物的方法。最初将天然气料流供给第一吸附单元以便除去某些污染物，然后供给第二吸附单元以便除去其它污染物。或者，可以采用隔膜阶段作为吸附单元之间的另一个步骤。

Mitariten的美国专利号7,442,233描述了从未加工的天然气进料料流中除去重质烃、二氧化碳、硫化氢和水。所述方法包括三步方法，包括在对重质烃和水选择性吸附的吸附剂床上吸附重质烃和水，随后的含水贫胺处理以便吸收性除去酸性气体，例如二氧化碳和硫化氢，和用于水蒸气的吸附性除去方法。

相关信息可以参见美国专利号8,388,732和8,282,707。其它信息也可以参见美国专利申请公开号2012/0180389。附加的信息可以参见欧洲专利申请公开号2501460A1。

在液化之前有效除去污染物通常包括按多个阶段使用多个生产和加工单元。因此，仍需要通过在容器中提供有效除去各种污染物的多种吸附剂来减少用于气体预处理的基本设施要求。

发明内容

发明概述

示例性实施方案提供气体纯化塔，包括导入气流的进料气体入口。所述气体纯化塔包括多种吸附剂以吸附所述气流内的多种组分。所述多种吸附剂层铺在塔内，其中每种吸附剂具有经计算的床长度。

另一个示例性实施方案提供天然气的纯化塔，包括导入天然气流的进料气体入口。所述塔包括多种吸附剂以吸附天然气流内的多种组分，其中所述多种吸附剂层铺在塔内并且每种吸附剂具有经计算的床长度。

另一个示例性实施方案提供气体的纯化方法，包括将多种吸附剂层铺在塔中，其中所述多种吸附剂按顺序层铺，将进料气体料流注入塔中。进料气体料流包括多种组分并从所述进料气体料流中除去所述多种组分。所述方法包括制备纯化气体。

附图描述

通过参照以下详细描述和附图将更好理解本发明技术的优点，其中：

图1是为生产气体采集的海底天然气田的图解；

图2是使用吸附塔除去气体中的多种污染物的系统的方框图；

图3是从气体料流除去多种污染物的吸附塔的图解；

图4是从气体除去污染物的塔的设计方法；

图5是从天然气除去污染物的塔的设计方法；

图6是页岩油纯化塔中的经填充吸附床的图解；

图7是液化天然气(LNG)纯化塔中的经填充吸附床的图解；和

图8是储层井的产出流体(production fluid)的纯化塔中的经填充吸附床的图解。

发明详述

在以下详细描述部分中，描述了本发明技术的具体实施方案。然而，在以下描述为本发明技术的特定实施方案或特定应用所特有的程度上，这旨在仅仅用于示例性目的并且简单地提供示例性实施方案的描述。因此，本技术不限于下述具体的实施方案，而是包括属于所附权利要求书的真实精神和范围内的所有替代方式、改进型和等同物。

在开头，为了容易参考，给出了本申请中使用的某些术语和它们在上下文中所使用的意义。如果本文所使用的术语没有在下面进行限定，则应该为它赋予本领域中最宽的定义，因为本领域技术人员已经知道所述术语反映在至少一篇印刷的出版物或发布的专利中。另外，本发明技术不受下面所示的术语的使用限制，因为发挥相同或相似目的的所有等效物、同义词、新发展和术语或技术认为在本发明权利要求的范围内。

术语“吸收”是一种方法，通过所述方法气体、液体或已溶材料被同化(assimilate)到液体材料中并按照吸收体积/单位质量限定。

术语“吸收塔”是指传质设备，其使适合的液体溶剂，即吸收剂能够从含一种或多种其它污染物的流体选择性地吸收污染物，即被吸收物。

术语“吸附”是一种方法，通过所述方法气体、液体或已溶材料被同化到固体材料的表面上并按照吸附表面积/单位质量限定。

术语“吸附容器”或“吸附塔”是指传质设备，其使适合的吸附剂能够从含一种或多种其它污染物的流体选择性地吸附污染物，即被吸附物。术语“吸附容器”或“吸附塔”可以进一步是指包括至少一个容器的单元系统，所述至少一个容器含有固体吸附剂例如二氧化硅或分子筛，其从进料气体优先吸附至少一种成分。吸附容器或塔还可以包括阀门以在不同的时间间隔将进料和再生气体引导经过所述床(一个或多个)。

术语“吸附剂床”是指彼此具有结构关系的一定体积的吸附剂材料，其中即使当所述材料没有包含在容器中时所述结构关系也得到维持。在一些上下文中，所述术语可以排除包含简单地倒入容器之中的吸附剂颗粒的床。示例性的结构关系包括，例如，整体式“砌块”、层铺表面、沟道型整料等。结构化吸附剂至少含有选择性吸附剂材料和多个基本上平行的流道。所述选择性吸附剂材料由高表面积固体构成并排除聚合物材料。然而，所述结构化吸附剂床还可以包括“粘结剂”来将吸附剂颗粒保持在一起。这种粘结剂可以是聚合物或无机材料例如粘土。所述结构化吸附剂床还可以含有充当热物质的材料，其用来当分子被选择性吸附时限制所述结构化吸附剂床的温升。

术语“吸附剂”是能够吸附气态组分的任何材料或材料的组合。术语“吸附剂”是指特定类型的吸附剂材料，例如，活性炭。吸附剂可以呈多孔颗粒材料形式例如，珠子、颗粒或挤出物。或者，吸附剂可以呈自支撑结构形式，例如，烧结床、整料、层压体或织物构型。本发明技术可以应用于任何这些类型的吸附剂。吸附剂材料的床定义为气体混合物在分离方法期间流过的一种或多种吸附剂的固定区。吸附剂材料的床可以含有单一类型的吸附剂或者可以含有不同类型的吸附剂的层或区。

术语“床”是指安装在单一容器中的大量吸附剂材料，在根据本领域中已知的方法的循环变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA)方法的多个步骤期间向其中导入气体并从其中排出气体。术语“复合床”在本文定义为由两种或更多量的分别包含在两个或更多个并联容器中的吸附剂材料组成的总量的吸附剂材料。复合床中的吸附剂材料的总量是包含在两个或更多个并联容器中的吸附剂材料的量之和。两个或更多个并联容器中的吸收性材料在PSA(或TSA)循环的步骤期间共同经历复合床的总气体流入和流出以致每个容器中的吸附剂材料在给定时期中经历具有相同持续时间的相同工艺循环步骤。所述并联容器因此在整个PSA(或TSA)循环中的步骤期间同步运转。

对于术语“床长度”，参见“传质区”[注意：传质区是用于床长度计算的一个分量]。

术语“Cn烃”表示含“n”个碳原子例如C5或C6的烃分子。

术语“污染物”是指存在于注入气中并且不希望在最终经调理气体中的材料，例如化合物、元素、分子或直至并包括颗粒物质的分子的组合。污染物可以是固体、液体或气体。例如，当注入气是由在气化系统或转化器中碳质进料转化成气体产物而制备的合成气时，注入气可以含有污染物例如硫、卤化物物质、熔渣和焦化颗粒、氮物质(例如氨和氰化氢)和重金属(例如汞、砷和硒)。

术语“进料料流”还包括在任何处理之前的组合物，这些处理包括清洁、脱水和/或洗刷，以及已经部分、基本上或完全过滤以便减少和/或除去一种或多种化合物或物质(包括但不限于硫、硫化合物、二氧化碳、水和C₂+烃)的任何组合物。

本文所使用的术语“液化气”是指可以在液相中储存或转移的任何气体。例如，术语“液化气”包括，但不限于，液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、液化乙烯、天然气液、液化甲烷、液化丙烷、液化丁烷、液化氨、它们的组合和它们的衍生物。为简单和容易描述起见，实施方案将进一步参照液化天然气(LNG)进行描述。

术语“LNG”是指在大气压或接近大气压还原成液化状态的天然气。

术语“重质烃”是指与乙烷、丙烷、丁烷和戊烷相比可以具有更高分子量的天然气液。重质烃的实例可以包括C₅+(其可以称为天然汽油)或C₆+。

术语“传质区”或“MTZ”是指床的一部分，经过所述部分被吸附物的浓度从基本上入口条件减小到出口条件。填充床中的活性吸附方法通常在整个操作时间期间不在整个床长度内(例如，饱和床长度、MTZ和未用的床)发生。换言之，床的某个长度，MTZ，包括在吸附方法中并在操作时间期间从入口点到出口点穿过所述床进行。在MTZ内，被吸附物的饱和度从100％改变成0，并且污染物浓度从入口浓度改变成零。

术语“天然气”通常是指未加工的天然气，但是有时是指经处理或加工的天然气。未加工的天然气主要由甲烷(>50％)构成，但是也可以包括许多其它轻质烃(0-30％)，包括乙烷、丙烷和丁烷。重质烃，包括戊烷、己烷和杂质如苯也可以少量地存在(<10％)。另外，未加工的天然气可以含有少量的非烃杂质，例如氮气(0-10％)、硫化氢(0-5％)、二氧化碳(0-30％)和痕量氦气、氧硫化碳、各种硫醇和水。经过滤的天然气主要由甲烷构成，但是也可以含有小百分率的其它烃，例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷，以及小百分率的氮气和二氧化碳。

术语“天然气的预处理”是指设置在冷却循环上游或设置在冷却的初期阶段之一下游的分离步骤。以下是一些可利用的手段的非详尽列表，它们是本领域技术人员容易获知的。酸性气体和到较小程度的硫醇通常经由采用含水带胺溶液的化学反应方法除去。这种处理步骤通常在冷却阶段上游进行。大部分的水通常经由在初始冷却循环上游的以及在初始冷却循环中的第一冷却阶段下游的在气体压缩和冷却之后的两相气-液分离作为液体除去。汞通常经由汞吸收剂床除去。残留量的水和酸性气体通常经由使用适当选择的吸收剂床例如可再生分子筛除去。

术语“容器”是指封装包含吸附剂材料的内部体积并具有至少一个气体入口和至少一个气体出口的中空结构。多个容器按并流构型布置，其中入口气体料流通过入口歧管划分为各部分，所述入口歧管在PSA(或TSA)循环中的步骤期间引导那些部分进入相应的容器。通过出口歧管将每个并联容器的出口气体料流合并成单一出口气体料流。歧管属类上定义为管道设备组，其中单管以流体连通方式与两个或更多个管道连接。入口气体料流进入并联容器中的由吸附剂材料共同形成的复合床，并且出口料流从并联容器中的由吸附剂材料共同形成的复合床排出。

综述

天然气液化是全世界向消费者供应清洁燃烧燃料的商业上重要的方法。在天然气可以液化之前，可以将许多类型的污染物除去到低水平，包括H₂S、硫醇、CO₂、HHC、H₂O和汞。在一些情形下，可以使用若干阶段的化学或物理吸附剂和溶剂以将这些污染物的浓度减少到可接受的水平。

因为溶剂处理可以用水使气体饱和，所以通常将气体冷却以减小H₂O蒸气的浓度。所述部分脱水的气体然后可以穿过特定类型的吸附剂，所述吸附剂可以经定制以满足对于天然气的严格的水规格。也可以使用改变的吸附剂除去其它杂质。例如，可以基于一些因素通过不同类型的吸附剂各自除去酸性气体、HHC和RSH污染物，这些因素包括待吸附的污染物的吸附强度、待加工的气体的量、污染物的目标除去能力和最终产品气体的质量规格以及其它考虑。此外，可能对加工设备有害的汞也可能存在于气体中并可以使用为汞纯化特别设计的特定类型的吸附剂除去。

因此，本发明技术提供通过在减少的设备数设施中用减少的工艺步骤除去不希望污染物而纯化气体料流。更具体地说，各种实施方案可以包括用多种不同吸附剂填充的气体纯化塔，其中每个吸附剂层可以层铺在塔中。吸附剂的每个层的长度可以基于经计算的床长度。另外，在各种实施方案中，气体的纯化方法可以包括让气体穿过基于待吸附的每种污染物的吸附强度按特定的顺序布置的多种吸附剂的层。此外，一些实施方案可以提供如下设计用于除去多种污染物的气体纯化塔的方法：基于待吸附的污染物的最大重量百分率为每种吸附剂提供经计算的床长度。气体纯化塔的设计还可以包括基于待吸附的每种污染物的吸附强度层铺每种吸附剂。

图1是可以离岸或在岸产生气体的海下田100的图解。所述田100可以具有许多与井104耦合的井头102，所述井从地层(未显示)采集烃。如这一实例所示，井头102可以位于海底106上。井104中的每一个可以包括单个井眼或多个、分支的井眼。井头102中的每一个可以通过收集管线110与中心管线108耦合。中心管线108可以穿过田100延续，与其它井头102耦合，如参考数字112指示。软管114可以将中心管线108与在海洋表面118的收集平台116耦合。收集平台116可以是，例如，浮动加工场所，例如浮动存储和卸载单元(或FSO)，其通过许多系链120与海底106锚固或它可以是在岸设施。

对于烃加工，收集平台116可以具有用于加工、监测和储存采集的烃等的设备，包括气体纯化塔，例如吸附塔122。收集容器116可以通过管线(未显示)将加工的烃输出到海岸设施。

在收集平台116上加工烃之前，可以监测，例如，通过位于收集容器116处的或在天然气田100中的许多其它点处的分析器124监测从中心管线108的软管114吸出的产出流体中的组分的浓度。分析器124可以测定烃中不同相的浓度，产出流体内烃的浓度，其它加工流体的浓度，包括产出流体内的痕量气体污染物，除了许多其它参数之外。在不同实施方案中，确认的气体污染物可以包括H₂O、H₂S、CO₂、汞、HHC、RSH、氢气、氮气及其它杂质。另外，在一些实施方案中，气体分析器124可以包括火焰光度检测器气相色谱仪(FPD GC)、质谱仪、X射线荧光(XRF)检测器或X射线衍射(XRD)摄谱仪，以便确认从田100收集的烃中的许多天然存在的杂质。

此外，测流装置126可以置于中心管线108中以测定移动的产出流体的质量流速或量以便流体在各种压力和温度下的控制最佳化。监测可能进入吸附塔122的含有一定浓度污染物的产出流体的方法可以防止阻碍塔122内的填充吸附床的性能的不利影响，包括液体或固体污染物偶然夹带到产出气体中，这可能减少吸附床的寿命和可行性。在一些实施方案中，一旦吸附床已经接收了待吸附的污染物的最大重量百分率，就可以执行再生方法以除去污染物，从而防止吸附床的过饱和以及经纯化终产物的污染。设施和设施的布置不限于图1所示，因为许多构型及其它设施类型可以用于实施方案。

图2示出了通过除去进料料流内的多种污染物而在吸附塔中将进料料流纯化的系统200的方框图。为了保护气体加工设备，在进一步加工之前可以将采集的气体过滤。如图2所示，进料料流202可以流入过滤器-凝聚器204以便预处理所述气体，然后可以将它供入吸附塔206。过滤方法可以包括除去进料料流202中可能存在的任何夹带液或固体颗粒。经过滤的进料料流208可以流入吸附塔206用于进一步加工。在一些实施方案中，可以在过滤之前和之后使用分析器210和212监测进料料流202和经过滤的进料料流208以便测定可以流入吸附塔206的污染物的初始浓度。

吸附塔206可以特别设计用来以单步方法处理经过滤进料料流208中的各种污染物。吸附塔206使用填充在塔206内部的固体物质分离剂或填充的吸附床以当经过滤进料料流208流经所述床时有效地从其中分离和除去污染物。如图2所示，纯化系统200可以包括两个吸附塔，其中吸附塔206可以认为是在线吸附塔并且另一个吸附塔可以认为是备用塔214，其可以通过利用系统200内的阀门加以隔离。

当吸附塔206可能物理上不可用或呈再生模式时，备用塔214(可以呈备用模式)可以充当备份容器。备用模式可以是指操作模式，其中备用塔214可以包括其中经过滤进料料流208不通过的再生床。具体来说，阀门216和218，如图2所示在闭合位置可以指示经过滤进料料流208和再生气体料流220均不流入备用塔214。作为替代，经过滤进料料流208可以经由开放阀门222流入吸附塔206。另外，当期望的饱和已经发生时，再生气体料流220可以经由开放阀门224流入吸附塔206。此外，其它阀门可以放置在整个系统200中以帮助定向流动。在操作中，应当理解，单个吸附塔，例如吸附塔206可以满足在一步纯化方法中有效除去污染物的质量规格。

填充的吸附床可以包括多种层铺的吸附剂。经过滤进料料流208内的污染物可以被所述多种吸附剂吸附并经由它们除去。在纯化系统200中，吸附方法可以描述为与吸附剂表面接触的产出流体内的特定污染物由于所述表面内的力场而粘附。因此，可以将产出流体去污，因为污染物的分子已经从产出流体内部输送到吸附剂的表面，并进入吸附剂的孔隙中。因为多种吸附剂的表面可以显示对于各种污染物的不同亲合性，所以吸附方法可以提供从经过滤进料料流208中当它流经填充的吸附床时纯化或除去不希望的污染物的直接手段。

在污染物除去后，清洁气体料流226可以离开吸附塔206以便在液化法中进一步加工，进入管线销售，或储存以便商业应用。在一些实施方案中，分析器228可以放置在吸附塔206后以测定在纯化期间是否已经达到所要求的污染物除去规格。此外，可以在塔的再生期间通过再生气体料流220除去的废气料流230可以与清洁气体料流226分流并引导至废物脱除。

在经过滤进料料流208连续注入吸附塔206期间，塔206的吸附床可能变得被吸附的污染物过饱和。一旦吸附床接近或达到最大饱和度，就可以通过让再生气体料流220流入吸附塔206进行填充床的再生。流动的再生气体220可以充当吹扫气以有效地使污染物从填充的吸附床解吸并除去并吹扫所述床用于未来的生产周期。解吸的污染物可以进入废气料流230或被分离用于进一步加工。

再生气体220的料流可以在高温再生加热器232中加热而产生加热的再生气体料流234。在操作中，可以将加热的再生气体料流234引导入吸附塔206以除去可能已经与多种吸附剂接触而预先吸附的污染物。在一些实施方案中，再生气体220可以是热稳定的再生气体，包括空气、氮气或烟道气，或它可以是产生的清洁气体的滑流料流以免危害生产纯度。设施和设施的布置不限于图2所示，因为许多构型及其它设施类型可以用于实施方案。

图3示出了用于纯化进料料流的填充床吸附塔300。类似的编号项目如相对于图2论述的那样。即使在过滤后，经过滤进料料流也可能继续含有可能影响生产设施完整性的不希望的污染物。在操作中，除去此类不希望的污染物的吸附方法包括让污染的气体料流穿过吸附剂层。当受污染的气体料流穿过吸附剂层时，污染物的分子可以吸附到或粘到吸附剂的表面上，或流到其中的孔隙。吸附剂表面上的或孔隙中的被吸附的污染物不会被破坏但是可以继续粘附到吸附剂的表面上直到通过解吸除去。

经由吸附过程，经过滤进料料流208可以脱其污染物而纯化以产生清洁气体料流226。如图3所示，吸附塔206包括进料气体入口，其中经过滤进料料流208进入塔206。

吸附塔206可以包括吸附床，包括多种层铺的吸附剂302、304、306、308。所使用的吸附剂的类型的初始选择可以基于进料参数例如进料气体的组成、压力和温度，进料气体中的污染物的类型和性质以及期望的终产物规格。例如，气体清洁方法可以包括除去H₂O蒸气、CO₂、H₂S及其它污染物，它们可能倾向于在气体加工期间浓缩到更高的水平。

因此，在可能用于液化的天然气的预处理中，H₂O蒸气可能作为污染物以相当大的浓度存在。在预处理期间除去H₂O蒸气可以防止液态水积聚在生产设施的管线中。另外，任何水积聚可能导致天然气水合物，即可以阻塞生产线的固体材料的形成。因此，为了除去H₂O蒸气选择的吸附剂可以层铺在吸附床中。

另外，H₂S和CO₂与液体H₂O结合可能加强加工设备中的腐蚀和金属脆化。H₂S性质上是有毒的并且高度可燃。相反地，CO₂可以是不燃的但是能置换氧气导致窒息。因此，除去H₂S和CO₂的吸附剂可以层铺在吸附床中。

硫醇(RSH)的应用可以是有效的警告剂，并因此可以添加以检测天然气的存在。然而，硫醇的气味可能是强烈的并令人厌恶的。因此，除去RSH(由于其气味而是不希望的污染物)的吸附层可以层铺在吸附床中。

天然气还可能含有天然气液(NGL)，包括可能在管线中冷凝并形成液相的重质烃(HHC)。按足够浓度的重质烃(例如C₅+和C₆+)可能冷凝，而引起不稳定的压力变化，这可能不利地影响生产设施的可靠性或安全性。因此，除去HHC的吸附层可以层铺在吸附床中。应该指出的是，除去的天然气液可以与其它组分共混并作为有价值的产品销售。

元素汞也可能存在于一些天然气料流中到不同的水平。在低温气体加工设施中，汞可能引起腐蚀、设备失效和催化剂失活。例如，可能出现在LNG设备中的铝换热器可能由于汞污染而对液体-金属脆化(LME)敏感。LME能触发铝的腐蚀破坏并引起裂纹发生并在设备内扩散。因此，吸附床中的用于除去汞的吸附层可以改进LNG生产率和收益率，同时维持设备。

分子(摩尔)筛可以是吸附床内的可以用于从气体料流除去污染物的一类吸附剂。摩尔筛可以是含有带电活性位点的微孔结晶固体材料，所述带电活性位点可以主动地吸附气体和液体。作为吸附剂，摩尔筛可以层铺在吸附塔206内以有效地从经过滤进料料流208除去不希望的污染物。在一些实施方案中，塔206的吸附床中的摩尔筛可以包括高度结晶材料，包括沸石(结晶的金属硅铝酸盐)，其在再生后可以选择性地除去污染物。另外，多种吸附剂可以呈颗粒、挤出固体、功能性固体或整体块结构或它们的任何组合形式。基于污染物的分子尺寸，可以由于其孔隙尺寸选择特定的摩尔筛，其中具有小于所述孔隙尺寸的临界直径的污染物的分子可以被高效地吸附，而更大分子的污染物可以被排除。标准摩尔筛孔隙尺寸可以包括3A、4A、5A和10A(13X)类型。

因为吸附剂302、304、306、308的吸附容量可能直接地与所吸附的污染物的分子量和极性相关，所以更高分子量和更加极性的污染物(包括H₂O、H₂S和CO₂)与更轻分子量和更小极性组分，例如甲烷、乙烷或氮气相比可以被更加强烈地吸附。因此，吸附剂302可能最初被更高分子量污染物饱和。

由于这种竞争性的性质，经过滤的进料气体208中的H₂O蒸气可能经由分子级别的力与H₂S和CO₂相比更加强烈地吸引到吸收剂302的表面。因此，H₂O蒸气可能倾向于收集在吸附塔206的入口部分上并可能置换更弱吸附的污染物，H₂S和CO₂，它们可能继续流经吸附塔206直到H₂S和CO₂两者的分子力与吸附剂302的下部粘结。因此，塔206中的吸附剂304、306、308的其它层可以充分地捕获不能被吸附剂302吸附的不太竞争性的污染物。

如图3所示，在吸附剂302上所吸附的H₂O蒸气的浓度(随位置变化并在特定的时间)可以源自于物理吸附恒温线。通常，恒温线可以用于估算各种层铺的吸附剂的性能，因为它们可能与有效的污染物除去或不同的入口气体浓度有关。在图3中，H₂O蒸气310的浓度分布图描绘了在特定的时间可以被吸附剂吸附的H₂O蒸气的浓度。分布图310示出了H₂O蒸气的浓度可以显著地增加直至到达平台期的一个点。之后，随着吸附床中的吸附剂302达到最大H₂O饱和水平，所吸附的H₂O蒸气的浓度可以达到稳定并随着所述床尚未被所吸附的H₂O完全饱和而减小。另外，所吸附的H₂O蒸气310的分布图可以显示较短传质区，因为H₂O相比H₂S和CO₂两者由于H₂O蒸气分子和吸附剂302之间的更强的相互作用而被优先吸附。由H₂S 312的分布图和CO₂ 314的分布图可以看出，传质区更长，这归因于H₂S或CO₂分子和吸附剂302之间更小的相互作用。

在一些实施方案中，对于H₂O蒸气、H₂S和CO₂，4A型摩尔筛可以用来除去污染物。在其它实施方案中，H₂O蒸气的吸附层可以包括氧化铝或硅胶珠粒。在一些实施方案中，为了除去H₂S，可以使用吸附剂例如金属-有机-骨架(MOF)摩尔筛或胺处理的摩尔筛以满足H₂S规格。在各种实施方案中，MOF摩尔筛，deca-dodecasil 3R(DDR)沸石摩尔筛，或氧化铝吸附剂可以用于在较高的浓度下吸附CO₂，而在较低的浓度下，可以执行摩尔筛。

虽然H₂S和CO₂分子与H₂O蒸气相比可能显示更低的与吸附剂302的粘结亲合性，但是此类污染物与RSH、HHC或汞相比可以更强力地与吸附剂粘结。因此，RSH和HHC的吸附影响与H₂O、H₂S或CO₂相比可能较小，这归因于此类污染物的更低的分子量。这可以由RSH 316的分布图显示。随着经过滤进料料流208穿过吸附塔206，RSH分布图316可以显示更锐的峰和在其相应的吸附剂层304中的更恒定的平台期。

另外，RSH分子在某种程度上可能太大而不能装入3A、4A或5A摩尔筛吸附剂的孔隙中。因此，大孔摩尔筛，例如13X摩尔筛可以执行为吸附剂层304以满足RSH在排出气体中的最大容许的规格。

在图3中，除去HHC的吸附剂306的层，包括硅胶层可以填充在吸附床中。在一些实施方案中，可以将HHC除去到低浓度水平以致避免在生产设施的低温交换器中的任何凝固可能性。

虽然汞可能以低浓度存在于天然气中，但是其对人类健康和工业设备的有害影响可能是严重的。因此，可以使用不可再生保护床308为天然气料流清除汞，所述不可再生保护床308可以置于此前所提及的层铺吸附剂302、304、306的下游。保护床308可以包括用元素硫(S)浸渍的活性炭的珠粒。在操作中，汞可以与硫化学键接而形成矿物朱砂。然后可以以安全形式除去含汞污染物的矿物朱砂，其中保护床308可以设计用来将痕量水平的汞降低至至少1ppb。因为汞的浓度最初在产出流体中可以是低的，所以传质区的长度可以较短。因此，汞318的浓度分布图可以较锐和窄，如图3所示。在一些实施方案中，银浸渍的摩尔筛吸附剂可以层铺在吸附塔中以从经过滤进料料流208中除去汞。

在吸附剂层中的至少一个已经达到最大的污染物饱和水平后，可能需要从吸附床清除污染物以防止过饱和(或穿透)和使床再生以使经过滤进料料流208的再注射变得可能。可以将再生气体220的滑流注入吸附塔206中以清除和除去吸附到吸附剂中的污染物。吸附剂床的再生在高温下进行，通常在至少500℉的范围内，并可能导致含此前所吸附的污染物的外-再生料流320，可以将其进一步加工而产生本地燃料气体料流，再循环回到过滤器料流中或作为废物除去。

如图3所示，再生气体220可以按相对经过滤进料料流208的逆向流动注入。使用逆向流动可以允许再生气体首先在床的出口接触吸附床，从而使床的底部更完全再生。在各种实施方案中，可以执行与经过滤进料料流208一起流动的并流再生料流。并流再生料流可能要求能比逆流再生高出至少20度的床入口温度以获得相同的产物露点。

此外，在其它实施方案中，可以在多种吸附剂之间执行支撑栅条322作为不同吸附剂层之间的有效的支撑系统和间隔物。支撑栅条322可以包括分子筛支撑栅条、分布板和分离板，按它们的任何组合。为了仅分开(不支撑)吸附剂层，可以使用浮动筛网。

图4是从气体料流纯化污染物的方法400的工艺流程图。具体来说，方法400可以提供使用多种吸附剂除去污染物以产生用于商业用途的纯化气体。根据本文描述的实施方案，方法400可以通过含吸附床的吸附塔执行。所述方法从方框402开始，在那里可以将多种吸附剂层铺在吸附塔中。

在方框404，可以将包括各种污染物的进料料流注入吸附塔中。在一些实施方案中，可以将多种层铺的吸附剂按特定的顺序层铺，其中吸附剂的顺序至少部分地基于待吸附的污染物的吸附强度。此外，可以至少部分地基于可以被吸附的组分的最大重量百分率为多种吸附剂中的每一种提供经计算的床长度，这通过为所述吸附剂上特定污染物测量的恒温线确定。在方框406，可以通过使用多种吸附剂从注入的进料料流除去任何污染物。在方框408，在从进料料流除去污染物后可以产生用于进一步商业用途的纯化气体。在一些实施方案中，可以监测进料气体料流和纯化气体以确定在吸附之前和之后每种污染物的百分率体积，和确认穿透逼近的时间。

图5是设计从气体料流除去污染物的吸附床的方法500的工艺流程图。根据本文描述的实施方案，方法500可以提供含多种层铺的吸附剂以从气体料流除去多种污染物的纯化塔的设计。所述方法从方框502开始，在那里可以分析气体以确认气体内的多种污染物。在方框504，基于每一类确认的污染物选择吸附剂。在一些实施方案中，支撑板可以置于吸附层之间以充当间隔物和为吸附剂的更加脆性的层提供支撑。在方框506，可以至少部分地基于待由特定的吸附剂吸附的污染物的最大重量百分率产生每种吸附剂的床长度。在方框508，至少部分地基于待由特定的吸附剂吸附的污染物的吸附强度按顺序将每种吸附剂层铺在塔中。

实施例

设计具有多层吸附床的吸附塔中的重要的参数是确定每种吸附剂层的床长度。床长度可以定义为吸附床的长度，污染物的浓度经由所述吸附床可以从入口条件降低到出口条件。给定吸附剂的总床长度可以分成不同的长度，包括饱和床长度(L_x)和传质区长度(L_MTZx)和未用床长度。未用床的长度可以是在污染物的穿透之前剩余的长度。

传质区(MTZ)是有效吸附发生的地方并包括其中吸附床对于特定的污染物从完全饱和到“未触及”的长度。在MTZ内，污染物的饱和度可以从100％改变到有效零。在操作中，MTZ可以穿过吸附床，留下所述床的可能完全被污染物饱和的段，和所述床的还没有吸附任何污染物的前导段。MTZ可以继续穿过吸附床直到污染物达到穿透点。然后，吸附剂可能需要再生以防止过多的污染物进入产出流体。因此，吸附剂的每个层可以具有足够的容量以在操作期间处理预期数量的其相应污染物。可以如下计算污染物x的饱和床长度：首先测定待在规定周期时间(通常12小时，或0.5天)期间吸附的污染物的总质量。所以，待吸附的污染物的质量是：

M_x＝(Q/379.48)*W_xy_xt (1)

在方程式1中，M_X是在给定周期时间t(例如，天数或其分数)中待除去的污染物x的质量(例如，以lbs为单位)，其中Q是进料气体的标准体积流速(例如，MMSCF/D)，Wx是污染物x的分子量(例如，以lbs/lb-摩尔为单位)，y_x是气体中污染物的摩尔分数(无量纲)。饱和吸附剂床要求的长度(在寿命条件结束时，当吸附剂容量处于其最低时)如以下方程式2所示。

L_x＝M_x/(πR²ρ*S_x) (2)

在方程式2中，Lx是组分x的完全饱和吸附区的长度(例如，以ft为单位)，Mx是待吸附的污染物x的总质量(例如，以lbs为单位)(从方程式1获得)，R是床的半径(例如，以ft为单位)，ρ是吸附剂的体积密度(例如，45lbs/ft³)，和Sx是在预期的吸附温度下在吸附剂寿命结束时，例如在3年或更多工作年限后对于污染物x的吸附剂容量(例如，lb污染物/lb吸附剂)。床的半径R(例如，以ft为单位)可以通过许多手段测定，包括使用熟悉的Ergun方程式，或改进的Ergun方程式计算:

ΔP/L＝BμV+CρV² (3)

在方程式3中，ΔP/L是压降(例如，以psi/ft为单位)，B是依赖于吸附剂颗粒的常数，μ是粘度(例如，以厘泊为单位)，v是表观气速(例如，以ft/min为单位)，ρ是气体密度(例如，以lbs/ft³为单位)，和C是依赖于吸附剂颗粒的常数。R通常经选择使得在流动条件下的最大压降不超过一些规定值，比方说0.3psi/ft，如果在复合床底部仅有单个床支撑，则横穿所述床的总压降是至多6-8psi。如果横穿所述床的总压降超过6-8psi，则安装附加的床支撑，或将容器分流成两个串联容器可能是必要的。应指出，v(例如，以ft/min为单位)经由Q(MMSCF/D)和R(以ft为单位)如下相关联：

v＝(Q/3600)(14.696/P)((T+460)/520)/(πR^２) (4)

其中P是压力(以psia为单位)，和T是温度(以华氏温度为单位)。传质区的长度可以按以下方式估算：

$L_{{\mathrm{MTZ}}_x}=K_x{(v/35)}^{0.3}---\left(5\right)$

其中是污染物x的传质区的长度(以英尺为单位)，K是同时依赖于吸附剂颗粒的尺寸和污染物-吸附剂相互作用的强度的常数，和v是气体在床中的表观速度(以ft/min为单位)。

对于水，其中C是以英寸为单位的平均粒度。对于其它被吸附物，K＝(13.6/α)C，其中α是考虑污染物-吸附剂相互作用相对于水和典型的分子筛的相互作用的强度的因素。当覆盖度(或被吸附物分压)接近零时，这种常数可以由污染物在吸附剂上的25℃恒温线的斜率与水在分子筛4A上的25℃恒温线的斜率之比估算。所以，更弱粘结的被吸附物(恒温线上斜率更低)具有α<1,并因而具有比水更长的MTZ。

在一些实施方案中，在已经计算每种吸附剂的总床长度后，可以基于每种污染物与其相应的吸附剂的吸附强度按特定的顺序层铺多种吸附剂。所述顺序可以确保最大去污以满足质量规格，因为较强保持的污染物可以在进料料流208进入塔206的开始时除去。强吸附的污染物将置换弱保持的污染物，后者将从容器进一步向下流动到更加适合于吸附它们的吸附剂。

以下是假定的实施例，假定在各种气体生产方法(包括页岩气生产、LNG生产和油层开采)中CO₂和HHC两者低的体积含量。来自不同生产方法的不同产出流体的组成和性能分别示于表1、3和5中。页岩气、LNG和油层开采的生产设计规格分别示于表2、4和6中。此外，每种吸附塔的设计根据图6、7和8论述。在一些实施方案中，气体组成可以包括H₂O、H₂S、CO₂、HHC、RSH和汞作为待吸附和从进料气体料流除去的潜在污染物。

用于页岩气生产的吸附床的设计

表1：页岩气生产的性能

流速	10MMCF/D
		压力	150psia
温度	90°F
		H2O(lbs/MMCF)	7
H2S(ppm)	10
		CO2(vol％)	0.15
有机硫(ppm)	20
		HHC(vol％)	0.33

表2：页岩气生产中的塔的设计规格以满足LNG规格

床编号	2
		容器直径(ft)	3.5
H2O筛(ft)	3.0
		H2S筛(ft)	[[3,5]]3.5
CO2筛(ft)	[[14,3]]14.3
		RSH筛(ft)	0.3
HHC吸附剂(ft)	24*

*-在单独的6ft直径床中

图6是页岩气生产的塔中的吸附床600的实施方案的图解，包括基于每种吸附剂的经计算的床长度按特定顺序显示的多种层铺的吸附剂。页岩气的性能可以参见表1。基于方程式1-5，每个吸附剂层基于特定污染物的计算的长度可以参见表2。吸附床可以包括三个(3)按顺序提供的吸附层，包括用于H₂O蒸气、H₂S、CO₂和RSH污染物的第一层602，用于HHC的第二层604和用于汞的第三层606。4A筛608可以用于第一层602，13X筛610用于第二层604，和标准不可再生保护床612作为用于汞污染物的第三吸附剂层606(没有包括在表1和2中)。

在图6中，多种吸附剂的顺序可以包括将用于除去H₂O蒸气的吸附剂置于其它吸附剂之前。这可能部分地归因于H₂O分子用强烈的吸引力保持到4A筛的表面。因此，H₂O分子的吸附强度可能是其它污染物当中最强的，因为其对筛表面的吸引大于其在气相中保持的倾向。因此，4A筛可以最初被H₂O蒸气饱和，之后被H₂S、CO₂和RSH饱和，如图6所示。因此，在一些实施方案中，用于特定污染物的多种吸附剂的顺序可以包括H₂O、H₂S、CO₂、RSH、HHC和汞层。

由贫气制备LNG的吸附床的设计

表3：由贫气制备LNG的性能

流速	100MMCF/D
		压力	900psia
温度	60°F
		H2O(lbs/MMCF)	20
H2S(ppm)	3
		CO2(vol％)	0.05
有机硫(ppm)	1
		HHC	0.001

表4：LNG生产中的塔的设计规格

床编号	3
		容器直径(ft)	4.75
H2O筛(ft)	10.3
		H2S筛(ft)	2.7
CO2筛(ft)	10.3
		RSH筛(ft)	2.1
HHC吸附剂(ft)	2.8

图7是用于LNG生产的塔中的吸附床700的实施方案的图解，包括基于每个吸附剂层的经计算的床长度按特定顺序显示的多种层铺的吸附剂。天然气的性能可以参见表3。基于方程式1-5，每个吸附剂层基于特定污染物的计算的长度可以参见表4。

由于天然气内CO₂的低浓度，吸附床700可以包括单独的CO₂吸附剂层。吸附床可以包括四个(4)按顺序提供的吸附剂层，包括用于H₂O和H₂S的第一层702，用于CO₂的第二层704，用于RSH和HHC的第三层706和用于汞的第四层708。如图7所示，4A筛710可以用于第一层702，金属有机骨架(MOF)固体712用于第二层704，13X筛714用于第三层706和标准可再生Hg保护床716作为用于汞污染物的第四层708(没有在表3和4中论述)。

用于储层气体生产的吸附塔的设计

表5：储层气体生产的性能

流速	50MMCF/D
		压力	700psia
温度	80°F
		H2O(lbs/MMCF)	50
H2S(ppm)	4
		CO2(vol％)	2.5
有机硫(ppm)	30
		HHC	0.1

表6：油层开采中的塔的设计规格

床编号	4
		容器直径	3.75
H2O筛(ft)	14.5
		H2S筛(ft)	2.4
CO2筛(ft)	-*
		RSH筛(ft)	1.7
HHC吸附剂(ft)	10.1

*-待除去的CO₂的数量太大而不能仅通过摩尔筛除去

图8是油层开采的塔中的吸附床800的实施方案的图解，包括基于每种吸附剂的经计算的床长度按特定顺序显示的多种层铺的吸附剂。来自油层的产出流体的性能可以参见表5。基于方程式1-5，每个吸附剂层基于特定污染物的计算的长度可以参见表6。吸附床可以包括五个(5)按顺序提供的吸附层，包括用于H₂O的第一层802，用于H₂S的第二层804，用于RSH污染物的第三层806，用于HHC的第四层808和用于汞的第五层810。如图8所示，4A筛812可以用于第一层802，5A筛814用于第二层804，二氧化硅床816用于第三层806，13X筛818用于第四层808和标准可再生保护床820用于吸附剂层810(没有在表5和6中论述)。应指出，CO₂将必须通过一些其它手段(例如，物理溶剂)除去以满足LNG规格，因为待除去的数量太大而不能实际上通过已知的固体吸附剂除去。

虽然本发明技术可能对各种改进型和备选形式敏感，但是上述实施方案仅仅作为举例示出。然而，应该再次理解，所述技术不打算限于本文公开的特定实施方案。实际上，本发明技术包括属于所附权利要求书真实精神和范围的所有备选方案、改进型和等同物。

Claims (40)

1.气体纯化塔，包括：

导入气流的进料气体入口；和

吸附所述气流内的多种组分的多种吸附剂，其中所述多种吸附剂层铺在所述塔内；其中每种吸附剂具有经计算的床长度。

2.权利要求1的气体纯化塔，其中每种吸附剂至少部分地基于它可以吸附的组分的类型进行选择。

3.权利要求1或权利要求2的气体纯化塔，其中气流的多种组分包括水、硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)、重质烃(HHC)、硫醇(RSH)或汞，以它们的任何组合。

4.权利要求1的或权利要求2-3中任一项的气体纯化塔，其中多种吸附剂的层包括水吸附剂层、H₂S吸附剂层、CO₂吸附剂层、RSH吸附剂层、HHC吸附剂层和汞吸附剂层。

5.权利要求1的或权利要求2-4中任一项的气体纯化塔，其中至少部分地基于待吸附的每种组分的吸附强度将多种吸附剂按顺序层铺在塔内。

6.权利要求1的或权利要求2-5中任一项的气体纯化塔，其中每种吸附剂的床长度基于待由吸附剂吸附的组分的最大重量百分率。

7.权利要求1的或权利要求2-6中任一项的气体纯化塔，其中多种吸附剂选自：分子筛、氧化铝、硅胶、沸石、金属有机骨架(MOF)、不可再生材料或它们的任何组合。

8.权利要求1的或权利要求2-7中任一项的气体纯化塔，其中多种吸附剂呈颗粒、挤出固体、功能性固体、整体块结构或它们的任何组合的形式。

9.权利要求1的或权利要求2-8中任一项的气体纯化塔，包括银浸渍的材料以吸附汞。

10.权利要求1的或权利要求2-9中任一项的气体纯化塔，包括多个支撑板或浮动筛网以将吸附剂的层分开。

11.权利要求1的或权利要求2-10中任一项的气体纯化塔，包括导入再生气体的再生气体入口。

12.纯化天然气的塔，包括：

导入天然气流的进料气体入口；和

吸附所述天然气流内的多种组分的多种吸附剂，其中所述多种吸附剂层铺在所述塔内；其中每种吸附剂具有经计算的床长度。

13.权利要求12的塔，其中多种组分包括水、硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)、重质烃、硫醇或汞，以它们的任何组合。

14.权利要求12或权利要求13的塔，其中每种吸附剂的床长度基于待吸附的组分的最大重量百分率。

15.权利要求12的或权利要求13-14中任一项的塔，其中每种吸附剂至少部分地基于它将吸附的组分的类型进行选择。

16.权利要求12的或权利要求13-15中任一项的塔，其中至少部分地基于待吸附的每种组分的吸附强度将多种吸附剂按顺序层铺。

17.权利要求12的或权利要求13-16中任一项的塔，其中多种吸附剂的顺序包括水吸附剂、H₂S吸附剂、CO₂吸附剂、RSH吸附剂、HHC吸附剂和汞吸附剂。

18.权利要求12的或权利要求13-17中任一项的塔，其中多种吸附剂选自：分子筛、氧化铝、硅胶、沸石、金属有机骨架(MOF)、不可再生材料或它们的任何组合。

19.权利要求12的或权利要求13-18中任一项的塔，其中多种吸附剂呈颗粒、挤出固体、功能性固体或整体块结构或它们的任何组合形式。

20.权利要求12的或权利要求13-19中任一项的塔，包括银浸渍的材料以吸附汞。

21.权利要求12的或权利要求13-20中任一项的塔，包括多个支撑板或浮动筛网以将吸附剂的层分开。

22.权利要求12的或权利要求13-21中任一项的塔，包括导入再生气体的再生气体入口。

23.纯化气体的方法，包括：

将多种吸附剂层铺在塔中，其中所述多种吸附剂按顺序层铺；

将进料气体料流注入所述塔，其中所述进料气体料流包括多种组分；

从所述进料气体料流中除去所述多种组分；和

制备纯化气体。

24.权利要求23的方法，其中多种吸附剂的顺序至少部分地基于待吸附的组分的吸附强度。

25.权利要求23或权利要求24的方法，包括至少部分地基于待由每种吸附剂吸附的组分的最大重量百分率计算多种吸附剂中每一种的床长度。

26.权利要求23的或权利要求24-25中任一项的方法，包括在吸附之前和之后监测组分的百分率体积。

27.权利要求23的或权利要求24-26中任一项的方法，包括监测纯化气体以测定塔中过饱和的出现。

28.权利要求23的或权利要求24-27中任一项的方法，包括使多种吸附剂再生以除去被所述多种吸附剂吸附的多种组分。

29.权利要求23的或权利要求24-28中任一项的方法，包括使进料气体料流分流成第一进料气体料流和第二进料气体料流。

30.权利要求23的或权利要求24-29中任一项的方法，包括将第二进料气体料流加热以制备加热的进料气体料流，其中所述加热的气体料流用作再生气体料流以除去多种组分和使多种吸附剂再生。

31.设计气体纯化用吸附塔的方法，包括：

分析气体以确定所述气体内的多种污染物；

基于每一类型的污染物选择吸附剂；

基于待吸附的污染物的最大重量百分率产生每种吸附剂的床长度；和

至少部分地基于待由吸附剂吸附的污染物的吸附强度将每种吸附剂层铺在塔中。

32.权利要求31的方法，包括在吸附剂的层之间放置分离板或浮动筛网。

33.权利要求31或权利要求32的方法，其中用选自以下的多种吸附剂填充吸附塔：分子筛、氧化铝、硅胶、沸石、金属有机骨架(MOF)、不可再生材料或它们的任何组合。

34.权利要求31的或权利要求32-33中任一项的方法，包括提供银浸渍的材料作为吸附剂。

35.权利要求33的或权利要求32-34中任一项的方法，其中多种吸附剂呈颗粒、挤出固体、功能性固体或整体块结构或它们的任何组合形式。

36.设计天然气纯化用吸附塔的方法，包括：

分析天然气以确定所述天然气内的多种污染物；

基于每一类型的污染物选择吸附剂；

基于待吸附的污染物的最大重量百分率产生每种吸附剂的床长度；和

至少部分地基于待由吸附剂吸附的污染物的吸附强度将每种吸附剂层铺在塔中。

37.权利要求36的方法，包括在吸附剂的层之间提供分离板或浮动筛网。

38.权利要求36或权利要求37的方法，其中用选自以下的多种吸附剂填充吸附塔：分子筛、氧化铝、硅胶、沸石、金属有机骨架(MOF)、不可再生材料或它们的任何组合。

39.权利要求36的或权利要求37-38中任一项的方法，包括提供银浸渍的材料作为吸附剂。

40.权利要求36的或权利要求37-39中任一项的方法，其中多种吸附剂呈颗粒、挤出固体、功能性固体或整体块结构或它们的任何组合形式。