使用于從天然氣提取天然氣液的吸附介質(zhì)再生的包含微波加熱系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種從天然氣分離乙燒和更重控或丙烷和更重控W提供富含甲燒的 天然氣流和揮發(fā)性較小的天然氣液的方法。具體來說，此方法提供通過有效方法再生的可 再生吸附介質(zhì)的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣主要由飽和控組分組成，如甲燒、乙燒、丙烷、下燒和更重控。天然氣通常含 有約60-100摩爾百分比甲燒，其余主要是更重?zé)亍Ｌ紨?shù)目增加的燒控通常W減少量存 在。還可W存在二氧化碳、硫化氨、氮?dú)夂推渌鼩怏w。
[0003] 從天然氣分離稱為天然氣液（NGL)的更高燒控W提供富含甲燒的天然氣流存在 許多原因。一個(gè)此類原因是為了符合管道規(guī)格或液化天然氣（LNG)有關(guān)熱值、露點(diǎn)和冷凝 的規(guī)格。含有升高含量NGL的天然氣的BTU水平可W是1058或更大，而典型管道或LNG規(guī) 格的BTU值是1028BTU。一些系統(tǒng)（如氣體燃燒系統(tǒng)）經(jīng)設(shè)計(jì)W在窄BTU范圍內(nèi)操作并且 如果在較高BTU下操作，那么可能需要較高維護(hù)成本、較高操作溫度、設(shè)備預(yù)期壽命減小和 /或產(chǎn)生的污染增加。
[0004] 另外，從天然氣回收天然氣液可W是經(jīng)濟(jì)上所需的。包括乙燒、丙烷、下燒和更少 量其它重控的N(iL可W用作石化原料，其中其具有與其作為燃?xì)饨M分的值相比更高的值。 陽(yáng)0化]在其它情況下，氣體是與油一起共同生產(chǎn)并且NGL的濃度可W是介于氣流的零點(diǎn) 幾百分比至數(shù)十百分比的極大范圍內(nèi)。此氣體可W由于高含量的二氧化碳、氮?dú)夂推渌M 分而具有不良質(zhì)量。氣體流速可能較小并且將管道帶到產(chǎn)生天然氣的分離位置常常是不經(jīng) 濟(jì)的，此類氣體有時(shí)稱為閑置氣體。在運(yùn)些情況下，最佳替代方案是燃燒所述氣體。然而， 燃燒富含NGL的氣體可能對(duì)環(huán)境具有顯著負(fù)面影響，導(dǎo)致大量C〇2和熱量注入大氣中。除 捕獲可W存儲(chǔ)于儲(chǔ)槽中用于后續(xù)運(yùn)輸和出售的經(jīng)分離NGL的價(jià)值W外，從氣體移出NGLW 減小無益地釋放于環(huán)境中的0)2的量和熱量將對(duì)環(huán)境有利。
[0006] 從天然氣流分離天然氣液存在兩個(gè)基本步驟。首先，必須從天然氣提取液體。其 次，運(yùn)些天然氣液必須自身分離成其基本組分。從天然氣流移出N(iL的兩種原理技術(shù)是油 吸收法和低溫膨脹機(jī)方法。運(yùn)兩種方法占總天然氣液生產(chǎn)的大約90%。 陽(yáng)007] MiL提取的吸收方法利用對(duì)N(iL具有親和力的吸收油。在油已經(jīng)帶走任何N(iL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?，F(xiàn)在 含有NGL的"富"吸收油經(jīng)由底部離開吸收塔。其現(xiàn)在是吸收油、丙烷、下燒、戊燒和其它更 重控的混合物。將富油進(jìn)料到蒸饋的貧油中，其中將混合物加熱到高于N(iL沸點(diǎn)但低于油 沸點(diǎn)的溫度。此方法允許從天然氣流回收大約75%的下燒和85至90%的戊燒和更重分子。
[0008] 雖然存在許多已知吸附方法，但總是在高回收率和方法簡(jiǎn)單性（即低資本投資） 之間存在折衷。常見吸附技術(shù)聚焦于控的移出，其在富含非控的流體中非常起作用，但是在 控連續(xù)流的適用性方面受到限制。另外，此技術(shù)對(duì)某些分子大小/重量無選擇性。
[0009] 低溫方法也用于從天然氣提取NGL。雖然吸收方法可w提取幾乎所有的較重NGL 但是較輕控（如乙燒）常常更加難W從天然氣流回收。在某些情況下，將較輕N(iL簡(jiǎn)單地 保留在天然氣流中是經(jīng)濟(jì)的。然而，如果提取乙燒和其它較輕控是經(jīng)濟(jì)的，那么低溫方法需 要高回收率?；旧?，低溫方法由將氣流溫度下降至大約-120華氏度組成。存在許多不同 方式將氣體冷卻至運(yùn)些溫度，但是最有效的一個(gè)被稱為滿輪膨脹機(jī)方法。在此方法中，外部 制冷劑用于冷卻天然氣流。接著，使用膨脹滿輪快速膨脹冷卻氣體，使溫度顯著下降。此膨 脹也可W跨越閥口發(fā)生。由焦耳-湯普森效應(yīng)（Joule-Thompsoneffect)所導(dǎo)致的此快速 溫度下降使氣流中的乙燒和其它控冷凝，同時(shí)使甲燒維持氣體形式。此方法允許回收天然 氣流中最初約90至95%的乙燒。另外，膨脹滿輪能夠?qū)⑻烊粴饬髋蛎洉r(shí)所釋放的一些能量 轉(zhuǎn)化用于再壓縮氣態(tài)甲燒排出物，因此節(jié)省與提取乙燒相關(guān)聯(lián)的能量成本。運(yùn)些設(shè)備可W 被稱為JT設(shè)備、制冷設(shè)備或低溫設(shè)備，其全部都是相同溫度下降方法的變化形式。
[0010] 雖然可靠，但是低溫系統(tǒng)遭受包括高馬力要求的許多缺點(diǎn)。另外，此類系統(tǒng)需要相 對(duì)嚴(yán)格并且昂貴的維護(hù)W正常運(yùn)行。機(jī)械制冷系統(tǒng)也在可W傳遞的冷量方面具有實(shí)際極 限，因此，此類系統(tǒng)的效率和能力受到限制。操作窗口（設(shè)備的操作條件范圍可W在內(nèi)部良 好起作用）是相對(duì)窄的窗口，需要時(shí)間有效啟動(dòng)和關(guān)閉并且是相當(dāng)資本密集型的。因此，運(yùn) 些設(shè)施常常在較高氣體流速下使用W確保較多經(jīng)濟(jì)成本來處理系統(tǒng)。并且如果所述設(shè)施被 構(gòu)建并且僅可W在窄范圍操作條件下操作，那么存在去除C〇2(胺系統(tǒng)）、水（乙二醇脫水） 和有時(shí)甚至預(yù)冷卻（丙烷制冷機(jī)）所需的相當(dāng)大的上游處理系統(tǒng)。
[0011] 一旦N(iL已從天然氣流移出，那么必須分離出不同N(iL的混合液流。用于實(shí)現(xiàn)此任 務(wù)的方法被稱為分級(jí)分離。分級(jí)分離基于N(iL流中不同控的不同沸點(diǎn)來起作用?；旧?， 分級(jí)分離分成由逐個(gè)蒸饋出控組成的階段發(fā)生。通過從最輕控進(jìn)行到最重控，有可能易于 合理地分離不同NGL。
[0012] 在各種替代技術(shù)中，吸附方法似乎是最有前景的。適用于分離N(iL的吸附劑應(yīng)對(duì) 締控或鏈燒控具有高吸附能力和選擇性。吸附組分應(yīng)能夠易于通過簡(jiǎn)單化學(xué)工程操作（如 通過升高溫度或通過降低壓力）來解吸附。常規(guī)吸附劑，如先前技術(shù)中已知的展現(xiàn)對(duì)乙締 或丙締的選擇性的沸石、活性碳、活性氧化侶、氧化娃凝膠、負(fù)載聚合物的氯化銀、含銅樹脂 等，遭受如緩慢吸附動(dòng)力學(xué)、不良吸附能力和/或選擇性的一或多個(gè)缺點(diǎn)。此外，由于不斷 改變的商業(yè)要求和需求，所W需要具有展現(xiàn)甚至更高吸附能力、選擇性和/或可逆性的吸 附劑用于控氣體的高效分離。
[0013] 具有利用介質(zhì)的經(jīng)改善NGL回收方法應(yīng)是適用的，其可W從天然氣分離NGL通過 解吸附所分離的N(iL再生、呈一種流體形式或選擇性分離乙燒（C2)和更重控中的一或多 個(gè)、使棄置的廢介質(zhì)減到最少和/或具有物理占據(jù)面積小和寬廣操作窗口的加工單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明是一種使用于從天然氣進(jìn)料流分離天然氣液的負(fù)載的吸附介質(zhì)再生的方 法，其包含使用微波加熱系統(tǒng)使所述負(fù)載的吸附介質(zhì)再生的步驟。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法是一種使用于從包含甲燒和乙燒、丙烷、下燒、戊 燒或更重控中的一或多個(gè)的天然氣進(jìn)料流分離天然氣液的負(fù)載的吸附介質(zhì)再生的方法，其 包含W下步驟：
[0016] (a)提供包含吸附介質(zhì)的吸附化其中所述吸附介質(zhì)吸附乙燒、丙烷、下燒、戊燒、 更重控和/或其混合物；
[0017] 化）使所述天然氣進(jìn)料流通過所述吸附床W提供富含甲燒的天然氣流和負(fù)載的吸 附介質(zhì)，優(yōu)選地，所述吸附介質(zhì)是硅膠、氧化侶、氧化娃-氧化侶、沸石、活性碳、負(fù)載聚合物 的氯化銀、含銅樹脂、多孔交聯(lián)聚合物吸附劑、熱解大孔聚合物或其混合物，最優(yōu)選地多孔 交聯(lián)聚合物吸附劑、熱解大孔聚合物或其混合物；
[0018] (C)回收、輸送、液化或燃燒所述富含甲燒的天然氣流，
[0019] (d)使用微波加熱系統(tǒng)使所述負(fù)載的吸附介質(zhì)再生W釋放所吸附的乙燒、丙烷、下 燒、戊燒、更重控和/或其混合物，
[0020] (e)單獨(dú)和/或W混合物形式回收、輸送、液化、再注入、排除、分流或燃燒所述乙 燒、丙烷、下燒、更重控和/或戊燒； W及
[0022] (f)再使用所述再生吸附介質(zhì)。
【附圖說明】
[0023] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的天然氣吸附和再生方法的示意圖。
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的包含微波再生單元的天然氣吸附和再生裝置的示意圖。
[0025] 圖3顯示實(shí)例1(本發(fā)明的實(shí)例）的下燒的初始和重復(fù)吸附等溫線。
[00%] 圖4顯示實(shí)例2(本發(fā)明的實(shí)例）的下燒的初始和重復(fù)吸附等溫線。
[0027]圖5顯示實(shí)例3(本發(fā)明的實(shí)例）的丙烷的初始和重復(fù)吸附等溫線。
[002引圖6顯示實(shí)例1(本發(fā)明的實(shí)例）的甲燒、乙燒、丙烷、下燒和戊燒的吸附等溫線。
[0029] 圖7顯示實(shí)例2(本發(fā)明的實(shí)例）的甲燒、乙燒、丙烷、下燒和戊燒的吸附等溫線。
[0030] 圖8顯示實(shí)例3(本發(fā)明的實(shí)例）的甲燒、乙燒、丙烷、下燒和戊燒的吸附等溫線。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 原始天然氣來自Ξ種類型的井：油井、氣井和凝液井。來自油井的天然氣通常被稱 為"伴生氣"。此氣體可W-定形式（自由氣體）與油分離而存在或溶解于原油中（溶解氣 體）。來自存在極少或無原油的氣井和凝液井的天然氣被稱為"非伴生氣"。氣井通常本身 產(chǎn)生原始天然氣，而凝液井產(chǎn)生自由天然氣W及半液體控凝液。無論天然氣的來源是什么， 一旦與原油（如果存在）分離，其通常W甲燒與其它控的混合物形式存在；主要是乙燒、丙 燒、下燒和戊燒W及在較小程度上更重控。
[0032] 原始天然氣常常含有大量雜質(zhì)，如水或酸性氣體，例如二氧