CN112292189B - 用于重质烃去除的变温吸附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通过去除较重质烃来处理天然气体流的方法，该较重质烃包括C5、C6和更重质烃。该方法涉及将天然气体流输送通过吸附床以去除较重质烃并产生包含C1烃至C4烃的产物流。产物流的一部分被输送通过再生加热器以产生加热的再生气体流，该加热的再生气体流被输送通过吸附床以解吸较重质烃。然后将再生气体流冷却并输送至分离单元诸如蒸馏塔以将再生气体流分成包含较重质烃的液体流和回收的再生气体流。

Description

用于重质烃去除的变温吸附方法
背景技术
本发明涉及一种用于处理天然气进料以去除重质烃和芳族化合物而不去除较轻质烃的方法。更具体地，本发明提供了一种显著降低从天然气进料中去除重质烃的能量需求的方法。
已开发用于去除重质烃(C5及更高)的方法基于吸附剂能够选择性地吸附杂质的原理。杂质在低温下被吸附在固定床吸附器中，并且通过用热再生气体将吸附器从进料气体温度(低)“变”到再生温度(高)来解吸。此外，用吸附剂的适当组合，可在单个系统内去除和回收多种杂质。
通常，经处理的气体保持接近进料气体压力，并且烃和水在再生期间作为液体回收。
发明内容
本发明提供了一种通过去除较重质烃来处理天然气体流的方法，所述较重质烃包括C5、C6和更重质烃。该方法涉及将天然气体流输送通过吸附床以去除较重质烃并产生包含C1烃至C4烃的产物流。产物流的一部分被输送通过再生加热器以产生加热的再生气体流，该加热的再生气体流被输送通过吸附床以解吸较重质烃。然后将再生气体流冷却并输送至分离单元诸如蒸馏塔以将再生气体流分成包含较重质烃的液体流和回收的再生气体流。
附图说明
图1示出了从天然气体流中去除重质烃的现有技术流程图。
图2示出了使用回流吸收器将重质烃与较轻质烃分离以去除重质烃的流程图。
图3示出了使用蒸馏塔将重质烃与较轻质烃分离以去除重质烃的流程图。
图4为示出将含有较轻质烃的气体与含有较重质烃的液体分离的方法的示意图。
具体实施方式
变温吸附方法诸如UOP的SeparSIV方法已被用作液化天然气(LNG)预处理解决方案以从贫天然气中去除重质烃。吸附床用于去除这些重质烃，之后使用再生气体流来再生吸附床。使用变温吸附方法的挑战性问题之一是仍然需要冷却装置来冷却和冷凝来自再生废气流的重质烃。如果产品规格要求去除较轻化合物诸如C5或C6烃，则通常需要冷得多的冷却温度来冷凝这些较轻质组分。在不充分冷凝这些C5和C9烃的情况下，它们将再循环回输送至吸附床的进料，并最终增加吸附床的负载水平，因为这些组分开始积聚在闭环再生回路中。虽然诸如制冷设备的冷却装置通常可用于LNG复合物中，但是由于来自制冷压缩机的附加功率消耗，它仍然是吸附方法的显著功耗的原因。仍然需要开发更好的解决方案以去除这些烃，而不会引起再生气体冷却器的显著功率消耗成本。
图1示出了用于使用变温吸附从贫天然气进料中去除重质烃的常规现有技术流程图。从吸附器出来的热再生废气在被输送至冷却器之前首先由空气冷却器冷却。冷却器温度可通常在10至-40℃的范围内。然后使用气-液分离器以去除冷凝的液体。然后，不可冷凝的气体经由鼓风机被返回至进料。由于使用非常低的冷却温度，冷凝的液体可含有一些轻质烃，诸如C1至C4，其不打算被从气体进料中去除。因此，稳定剂被用于进一步处理液体并回收这些轻质烃。在本发明中，分馏塔被用于在再生废气中将重质组分C5+与较轻质组分C1至C4分离。如图2中所示，再生废气在被输送至分馏塔(在本发明的本实施方案中为回流吸收器)之前首先由空气冷却器冷却。如在任何蒸馏塔中一样使用冷却器/冷凝器以提供回流。与先前设计相比，由回流吸收器实现的大大改善的分离允许塔的残余气体被输送至产物流，而不是被再循环回至进料，因为残余气体已经满足产品规格。需要鼓风机/压缩机以将残余气体输送至产物流，因为塔趋于在减压下操作。
图3示出了本发明的另一个实施方案，其中还可将再沸器替代回流吸收器添加到塔中，以进一步改善烃组分的分离。该方案允许蒸馏塔在比图2中的流程图略高的压力下操作，这降低了鼓风机/压缩机负载。图4是示出与再生流中的回流吸收器集成的吸附方法的示意图。
更具体地，图1示出了用于处理气体进料20的现有技术吸附剂系统10，该气体进料被输送至吸附剂单元25以去除杂质，从而产生产物流30。产物流30的一部分(再生气体)35被输送至再生加热器40，并且然后通过去除杂质而用于再生吸附单元25。含有杂质的流45首先由空气冷却器50冷却，并且然后冷却的流55在冷却器60中被冷却，其中冷却的流65被输送至气体/液体分离器70。液体流75被输送至稳定器95，其中气体100被输送至鼓风机105至管线110，并与产物流30混合。液体流也离开稳定器95至再沸器115，其中一部分125返回至稳定器95并且其余在流120中。来自气体/液体分离器70的气体80被输送至鼓风机85至管线90并返回至进料20。
图2中示出了用于处理气体进料20的吸附剂系统12，该气体进料被输送至吸附剂单元25以去除较重质烃，从而产生产物流30。产物流30的一部分35(再生气体)被输送至再生加热器40，并且然后通过去除较重质烃而用于再生吸附单元25。含有较重烃的流45首先通过空气冷却器50冷却，并且然后冷却的流55被输送至回流吸收器56。含有大部分重质烃的液体流75离开系统。然后上部气体流58被输送至冷却器/冷凝器62以产生被返回至回流吸收器56的液体流64和被输送至鼓风机105的气体流66，并且然后回收的再生气体110与产物流30混合。
图3中示出了用于处理气体进料20的吸附剂系统14，该气体进料被输送至吸附剂单元25以去除杂质，从而产生产物流30。产物流30的一部分35(再生气体)被输送至再生加热器40，并且然后通过去除较重质烃而用于再生吸附单元25。含有较重质烃的流45首先由空气冷却器50冷却，并且然后冷却的流55被输送至蒸馏塔72。液体流74被输送至再沸器76，其中液体流82离开系统并且较轻流78返回至蒸馏塔72。气体流59离开蒸馏塔72的顶部，并且然后在冷却器/冷凝器62中与返回至蒸馏塔72的液体流64一起冷却。气体流66被输送至鼓风机105，并且回收的再生气体110与产物流30混合。
图4示出了图2中的具有回流吸收器的系统的另一种型式。图4中示出了用于处理气体进料20的吸附剂系统16，该气体进料被输送至过滤器聚结22以产生流24，该流去到吸附剂单元26以去除杂质，从而产生被输送至颗粒过滤器29的流28，并且然后产生为清洁气体流的产物气体流30。在图4的示意图中，示出了吸附模式下的吸附床26和再生模式下的再生床112两者。产物流30的一部分106(再生气体)被输送至再生加热器108，并且然后用于再生床112以去除较重质烃。含有较重烃的流114首先通过再生气体冷却器116冷却，并且然后冷却的流118被输送至回流吸收器88。液体流86与液体流84混合并离开系统。然后上部气体流92被输送至冷却器/冷凝器94以产生被返回至回流吸收器88的液体流96和被输送至鼓风机102的气体流98，并且然后回收的再生气体104与产物流30混合。
实施例
在67巴和17℃下以693MMSCFD的流速使用具有以下组成的天然气体流：N2：0.4％，C1：94.13％，C2：3.6％，C3：1.14％，C4：0.46％，C5：0.16％，C6：0.05％，C7：0.027％，并且剩余部分使用C8+烃。产品规格要求气体产物流具有C8+＜1ppm，C7＜30ppm并且C6＜130ppm。使用Honeywell的UniSim软件基于本发明的图1(现有技术)以及图2和图3中所示的三个流程图来创建模拟。所有三个模拟案例使用相同的变温循环、相同量的吸附剂、相同-40℃下的再生气体冷却温度，并且所有三个模拟案例均满足所需产品规格。略长的循环时间可用于图2和图3的流程图，并且仍满足产品规格。表示出了功率消耗以及关于该方法的附加信息的比较。两个本发明的流程图的功率消耗的主要节省来自更低的冷却器负载，这导致所需的压缩机功率消耗降低。本发明的附加有益效果包括更低的再生流量、更低的所需加热器负载、更低的空气冷却器负载和更低的吸附床压降(不向进料中添加再循环气体流)。
表
Figure BDA0002823248560000051
具体的实施方案
虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。
本发明的第一实施方案为一种通过去除较重质烃来处理天然气体流的方法，所述较重质烃包括C5、C6和更重质烃，所述方法包括将天然气体流输送通过吸附床以去除较重质烃，并且产生包含C1烃至C4烃的产物流；将产物流的一部分输送通过再生加热器以产生加热的再生气体流；将加热的再生气体流输送通过吸附床以解吸较重质烃；以及冷却所述再生气体流并将冷却的再生气体流输送至分离单元以将所述再生气体流分成包含较重质烃的液体流和回收的再生气体流。本发明的实施方案是本段中的前述实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述分离单元包括回流吸收器。本发明的实施方案是本段中的前述实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述分离单元包括蒸馏塔。本发明的实施方案为本段中的第一实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述回收的再生气体流与产物流混合。本发明的一个实施方案为本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中天然气体流在进入吸附床之前通过过滤器聚结器。本发明的实施方案为本段中的第一实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述回收的再生气体流被输送通过冷却器或冷凝器。本发明的实施方案为本段中的前述实施方案直至本段中的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述冷却器或冷凝器产生液体流以被返回至所述分离单元。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中液体流被输送至再沸器以产生液体重质烃流和较轻质气体流。本发明的实施方案为本段中的第一实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中较轻气体流被返回至蒸馏塔。
本发明的第二实施方案是一种用于处理天然气体流的方法，该方法包括将天然气体流输送通过含有吸附剂的吸附床以去除C5、C6和更重质烃，并且产生包含C1至C4烃的产物气体流；通过将再生气体流输送通过吸附床来再生吸附床以产生受污染的气体流；冷却受污染的气体流；以及将冷却的受污染气体流输送至回流吸收器或至蒸馏塔，而无需由制冷装置冷却该冷却的受污染气体流。本发明的实施方案为本段中的第二实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中回收的再生气体流离开回流吸收器或蒸馏塔。本发明的实施方案为本段中的第二实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述回收的再生气体流被输送通过冷却器或冷凝器以回收液体流。本发明的实施方案为本段中的第二实施方案直至本段中的先前实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中所述回收的再生气体流与产物气体流混合。

Claims (7)

1.一种通过去除较重质烃来处理天然气体流的方法，所述较重质烃包括C5、C6和更重质烃，所述方法包括：
将所述天然气体流输送通过吸附床以去除所述较重质烃并产生包含C1烃至C4烃的产物流；
将所述产物流的一部分输送通过再生加热器以产生加热的再生气体流；
将所述加热的再生气体流输送通过所述吸附床以解吸所述较重质烃；以及
冷却所述再生气体流并将冷却的再生气体流输送至分离单元以将所述再生气体流分成包含较重质烃的液体流和上部气体流，所述上部气体流被输送通过冷却器或冷凝器以产生回收的再生气体流，其中所述分离单元包括回流吸收器或蒸馏塔，其中所述回收的再生气体流与所述产物流混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离单元包括回流吸收器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离单元包括蒸馏塔。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述天然气体流在进入所述吸附床之前通过过滤器聚结器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却器或冷凝器产生液体流以被返回至所述分离单元。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述包含较重质烃的液体流被输送至蒸馏塔的再沸器以产生液体重质烃流和较轻质气体流。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述较轻质气体流被返回至所述蒸馏塔。
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