CN106457133A - 用于气体脱水的多元醇组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱水组合物和其用于干燥气流、尤其天然气流的方法，其中所述脱水组合物包含一种或多种多元醇。所述多元醇的羟基含量优选地等于或大于所述化合物式重的31％并且等于或小于75％。所述多元醇脱水组合物特别地适用于使包含水和一种或多种盐的气流脱水和脱盐。

Description

用于气体脱水的多元醇组合物
技术领域
本发明涉及一种组合物和其用于干燥气流、尤其天然气流的方法，其中所述组合物包含一种或多种多元醇。所述多元醇组合物特别地适用于使包含水和一种或多种盐的气流脱水和脱盐。
背景技术
气体(如天然气)一般含有不同量的水蒸气。合乎需要的是水蒸气不进入天然气管道。水蒸气的存在是非所要的，因为水蒸气可以导致管子腐蚀并且引起气体管输送系统中阀门和配件的腐蚀以及停止。此外，相对较少的水或湿气的量可以冻结并且阻断管道，使得流动完全终止或至少大大地受限制。
另外，新近提取的天然气可能含有大小合适量的盐，其大部分呈氯化钠和/或氯化钙形式，但其也以其它物质存在。盐对管子和其它设施的腐蚀性作用为气体精炼工业所熟知。因此，从天然气中去除水和盐通常是任何气体处理厂的整体功能。
一种用于从气流(如天然气)中去除湿气的常见方法是使用气体脱水单元，其使用二醇作为溶剂。在这类单元中，在吸收步骤中湿气体与贫二醇接触以去除水。常用的二醇是三乙二醇(TEG)和就较轻微程度来说其它二醇，如二乙二醇(DEG)或乙二醇(EG)。随后富二醇(即，含有水的二醇)通到典型地包含再沸器的再浓缩或再生工艺，其中经吸收水被驱除并且去除，由此使得能够再使用再生二醇。
但是其中本文出现一个麻烦问题，尽管再沸器可以容易地驱除水，盐仍留在再生二醇中。关于盐，再生二醇在达到其饱和点之前可能多次往返通过回路。盐可以结晶出来而沉降于其中形成有绝热层的再沸器中的加热管上，和/或使与再生工艺相关的输送管道积垢。最终，再沸器和/或热交换器变得结壳或腐蚀，使得整个气体处理操作必须关闭并且必须将其拆卸并且清洗或维修。关闭的成本极高，也舍弃并且替换数千加仑的二醇。
归因于季节性需求，新近提取的天然气起初时常储存于所谓的“盐丘”中，即，借助于水和蒸汽已经人工腐蚀成盐沉积物、深度是数千英尺并且直径的数量级是英里的巨大腔体。储存于这些巨大的氯化钠容器中的气体吸取甚至更多的盐，并且因此当其被重新提取并且处理时加重了气体处理厂的停机时间问题。
因此，对于因天然气中存在盐而产生的技术问题，仍然需要一种经改进的解决方案。虽然使二醇溶剂(如三乙二醇)脱盐的方法已知，例如使用离子交换树脂，但尚未发现令人满意的解决方案。或者，所希望的是寻找一种用于使具有盐、具体地说氯化钠和氯化钙的经改进溶解性的气体脱水的溶剂组合物，其中所述溶剂组合物可以减少与现有二醇溶剂、具体地说三乙二醇相关的问题。
发明内容
本发明是一种多元醇脱水组合物和其用于从包含水或水和盐的气体、优选天然气中去除水的用途，其中多元醇脱水组合物包含由下式表示的化合物中的一种或多种：
其中(l+m+n)等于0到2，
其中(o+p+q+r)等于0到3，
其中(s+t+u+v)等于0到3，
其中(w+x+y)等于0到3，
或
其中(z+a+b)等于0或3。
优选地，本文中上文所公开的多元醇脱水组合物进一步包含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或四乙二醇中的一种或多种，更优选烷醇胺、磷酸化合物或硼酸化合物中的一种或多种。
具体实施方式
本发明的多元醇脱水组合物可以用以从包含水的任何气体中去除水，其特别地适合于从包含水和盐的任何气体中去除水和盐，并且特别地适合于与原始和/或经处理的天然气一起使用。原始天然气来自三种类型的井：油井、气井和凝液井。来自油井的天然气典型地被称为“伴生气”。这种气体可以以一定形式(自由气体)与油分离而存在或溶解于原油中(溶解气体)。来自存在极少或无原油的气井和凝液井的天然气被称为“非伴生气”。气井典型地本身产生原始天然气，而凝液井产生自由天然气以及半液体烃凝液。不管天然气的来源，一旦与原油(如果存在)分离其通常以甲烷和其它烃、水、盐以及其它杂质(如酸性气体)的混合物形式存在。如本文中下文所使用，术语“天然气”包括包含水和盐的任何天然气来源，包括原始或经处理天然气。经处理天然气是已经处理一次或多次以去除一种或多种杂质的原始天然气。
本发明的多元醇脱水组合物是包含由下式表示的多元醇中的一种或多种的液体：
其中(l+m+n)等于0到2，
其中(o+p+q+r)等于0到3，
其中(s+t+u+v)等于0到3，
其中(w+x+y)等于0到3，
或
其中(z+a+b)等于0或3。
除包含式I到V的多元醇中的一种或多种以外，本发明的多元醇脱水组合物可以进一步包含下式的二醇：
其中c等于0到3。
本发明的多元醇优选具有羟基含量，其中羟基组分(--OH)等于或大于化合物式重的31％(即，羟基含量＝化合物Mw/#--OH基团)。优选地，高羟基含量化合物具有大于34％式重的羟基含量。更优选地，高羟基含量化合物具有大于40％式重的羟基含量。本发明的多元醇的羟基含量优选等于或小于75。
本发明的多元醇的沸点优选等于或大于195℃、更优选等于或大于245℃、更优选等于或大于290℃、更优选等于或大于345℃，并且更优选地等于或大于390℃。
如果本发明的多元醇脱水组合物包含VI(例如，乙二醇、二乙二醇、三乙二醇以及四乙二醇中的一种或多种)，那么VI按以下的量存在：等于或大于1重量百分比、优选等于或大于5重量百分比、更优选等于或大于10重量百分比、更优选等于或大于20重量百分比、更优选等于或大于30重量百分比、更优选等于或大于40重量百分比，其中重量百分比按多元醇脱水组合物的总重量计。如果本发明的多元醇组合物包含VI(乙二醇、二乙二醇以及三乙二醇中的一种或多种)，那么VI按以下的量存在：等于或小于99重量百分比、优选等于或小于95重量百分比、更优选等于或小于90重量百分比、更优选等于或小于80重量百分比、更优选等于或小于70重量百分比、更优选等于或小于60重量百分比、更优选等于或小于50重量百分比，其中重量百分比按多元醇脱水组合物的总重量计。
本发明的多元醇脱水组合物可以进一步包含一种或多种常见脱水组合物成份，如缓冲剂，例如烷醇胺，如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙基醇胺(MDEA)或三乙醇胺(TEA)，参见以全文引用的方式并入本文中的USP 3349544；磷酸或盐化合物，如磷酸、磷酸钾、磷酸二钾、磷酸二钠或磷酸三钠，参见以全文引用的方式并入本文中的USP 2384553；或硼酸或盐化合物，如硼酸、四硼酸钠，参见以全文引用的方式并入本文中的USP 4758367；甜味剂，如烷醇胺、环丁砜、聚乙二醇的醚；或低温粘度改进剂，例如碳酸亚丙酯、二甲基甲酰胺或N-取代的吗啉化合物。优选地，这些成份独立地以按多元醇脱水组合物的总重量计0.01重量百分比到25重量百分比的量使用。
本发明的多元醇脱水组合物可以进一步包含腐蚀抑制剂、消泡剂以及其混合物。典型地用于这类脱水应用的任何合适的腐蚀抑制剂或消泡剂可以用于本发明的组合物和方法。
此外，根据使用环境，本发明的多元醇脱水组合物可以进一步包含消泡剂。所使用的例示性消泡剂包括基于硅酮的消泡剂和基于EO/PO的消泡剂，如聚硅氧烷和聚丙二醇共聚物。典型地，这类消泡剂适用的浓度是约10ppm到200ppm。
本发明的多元醇脱水组合物适用于一种从包含水的气体、优选包含水和一种或多种盐的气体中去除水的方法。用于从气体(如包含水和/或盐的天然气)中去除水和/或水和盐的典型方法包含吸收器，其配备有挡板、塔盘、随机填料、结构化填料或其组合。到达的天然气进入吸收器的底部中并且朝顶部向上流动。同时本发明的贫多元醇脱水组合物连续地进入吸收器的顶部中，并且在与向上流动的气体逆流交换时在挡板上方朝下滴流。净结果是气体中的水和/或盐暴露于极性更大的多元醇溶液并且优先分配于其中，使得在吸收器的顶部处离开的气体基本上不含水和/或盐，并且离开吸收器的底部的多元醇溶液富含这些污染物。
富载水和/或盐的本发明的多元醇溶液经由闭合回路(其中吸收器是部件)泵送，所述闭合回路包括多个过滤器、汽提器、热交换器等，以及再沸器，其中将本发明的多元醇溶液常规地加热并且维持在约250℉到约400℉温度下，以使得水被驱除。随后所得贫再生的本发明的多元醇溶液可以经由回路的其余部分返回到吸收器，在与包含水和/或盐的天然气逆流交换时再次流动。
实例
针对盐溶解性评估以下多元醇：
“GLY”是可购自费希尔(Fisher)的99.8wt％纯度的甘油；
“TEG”是可购自费希尔的三乙二醇；
“MEG”是单乙氧基化甘油(式I，其中l+m+n＝1)，是在120℃下将0.8摩尔浓度当量的环氧乙烷添加到99.8wt％纯度甘油和氢氧化钾(1000ppm)的混合物的反应产物；
“BEG”是双乙氧基化甘油(式I，其中l+m+n＝2)，是在120℃下将2摩尔浓度当量的环氧乙烷添加到99.8wt％纯度甘油和氢氧化钾(1000ppm)的混合物的反应产物；以及
“DG”是可购自TCI的二甘油(式III，其中s+t+u+v＝1)。
氯离子分析.
使用离子色谱系统分析氯离子，所述离子色谱系统包含戴安(Dionex)DX-500IC701，其配备有保护柱(Ion Pac AG5A-5μm，PN037134(戴安))、分析柱(Ion Pac AS5A-5μm，PN037131(戴安))、抑制器(ASRS-Ultra II 4mm膜抑制器，PN 064554(戴安))以及洗脱剂发生器(EluGen Cartridge(EGCII KOH，PN058900(戴安))。
盐溶解性.
比较实例A包含三乙二醇(TEG)并且实例1包含1:1比的三乙二醇:甘油(TEG:GLY)。对于每一个实例1和比较实例A，将10克盐(氯化钠或氯化钙)添加到250mL具有100g多元醇组合物的圆底烧瓶中。在氮气下在三种温度下(在210℉、300℉以及350℉下)搅拌氯化钠溶液一小时，并且在68℉下搅拌氯化钙溶液一小时。平衡后，停止搅拌并且从上清液中取出等分试样的溶液并且通过离子色谱测定氯离子浓度。在表1中报告实例1和比较实例A的结果。
表1
对于实例2到4和比较实例B，在100℃下在20wt％NaCl下搅拌每一种多元组合物2小时。停止搅拌以使NaCl沉降15分钟。随后，将0.1g溶液转移于涂了焦油的容器中，随后使用蒸馏水稀释到20g。随后通过离子色谱分析样品的氯离子含量并且在表2中报告结果。
表2

Claims (10)

1.一种多元醇脱水组合物，其用于从包含由下式表示的化合物中的一种或多种的气体中去除水：
其中(l+m+n)等于0到2，
其中(o+p+q+r)等于0到3，
其中(s+t+u+v)等于0到3，
其中(w+x+y)等于0到3，
或
其中(z+a+b)等于0或3。
2.根据权利要求1所述的多元醇脱水组合物，其进一步包含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或四乙二醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1和2所述的多元醇脱水组合物，其进一步包含烷醇胺、磷酸化合物或硼酸化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1到3所述的多元醇脱水组合物，其进一步包含缓冲剂、甜味剂、低温粘度改进剂、腐蚀抑制剂或消泡剂中的一种或多种。
5.一种用于使用多元醇脱水组合物从包含水的气体中去除水的方法，所述多元醇脱水组合物包含由下式表示的化合物中的一种或多种：
其中(l+m+n)等于0到2，
其中(o+p+q+r)等于0到3，
其中(s+t+u+v)等于0到3，
其中(w+x+y)等于0到3，
或
其中(z+a+b)等于0或3。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多元醇脱水组合物进一步包含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或四乙二醇中的一种或多种。
7.根据权利要求5和6所述的方法，其中所述多元醇脱水组合物进一步包含烷醇胺、磷酸化合物或硼酸化合物中的一种或多种。
8.根据权利要求5到7所述的方法，其中所述多元醇脱水组合物进一步包含缓冲剂、甜味剂、低温粘度改进剂、腐蚀抑制剂或消泡剂中的一种或多种。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述气体进一步包含一种或多种盐。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述气体是天然气。
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