[发明专利]从天然气中除去污染物

说明书

本发明涉及一种通过形成固体污染物以及后续适当地熔化该国体污染物，以从天然气进料物流中除去污染物的方法与装置。

当污染物为水时，本发明尤其(但非排除性地)涉及一种将天然气进料物流脱水的方法和装置。

当污染物为酸性物质，例如硫化氢或二氧化碳时，本发明尤其(但非排除性地)涉及一种用于天然气进料物流脱硫(sweetening)的方法与装置。

本发明也尤其(但非排除性地)涉及一种依续将天然气进料物流脱水与脱硫的方法与装置。

不管是来自生产储槽或储存储槽的天然气，其通常都含有水，以及其它会在生产液化天然气(LNG)的液化过程中形成固体的物质。一般做法是在液化之前先让天然气经受脱水工艺。将水除去，以防止发生水合物形成于管路内和液化容器上游的热交换器内。

如果未将水除去，则固体水合物可能会在管路工件、热交换器和/或液化容器内生成。该水合物是含有水与具有冰的外观的天然气的稳定固体，且天然气储存在水合物的晶格内。

天然气水合物的形成以历史观点来看认为是应该避免的非所需的结果。然而，已经开发了一些促进天然气水合物生成的方法，如国际专利申请号01/00755以及01/12758。在这些国际专利申请的第一个中，描述了一种在适合降低天然气与水之间的界面张力以促进天然气水合物的生成的试剂的存在下混合天然气和水的方法和装置。在这些国际专利申请的第二个中，描述了一种生产装置，其包含回旋状流动路径，以在降低温度制备天然气水合物之前引起作为第一步骤的水与天然气的混合。

本领域公知的是，将天然气进料物流脱水的方法包括以乙二醇吸收水，或是使用固体(如水合氧化铝、硅凝胶、硅石-氧化铝凝胶以及分子筛)吸收水。

典型地，天然气也含有酸性物质，如硫化氢(H₂S)和二氧化碳(CO₂)。此种天然气被称为“酸性气体”。当H₂S与CO₂从天然气进料物流中被除去时，则该气体被称为“脱硫气体(sweet)”。因为在即使低浓度下从未经脱硫气体中所散发出的不良气味，术语“酸性气体”是指含有H₂S的天然气。H₂S是必须被除去以符合法律规定的天然气污染物，因为H₂S及其二氧化硫与三氧化硫的燃烧产物也是有毒性的。此外，H₂S对大部分通常与气体管路相关的金属是有腐蚀性的，使得酸性气体的加工与处理可能导致此种系统的过早损坏。

如同脱水，气体脱硫工艺是本领域公知的，该工艺典型地包括使用固体吸附方法的吸附，或是使用胺方法、分子筛等的吸收。现有的脱水和脱硫方法是极其复杂和昂贵的。

本发明是对国际专利申请公开号03/062725中所述的方法和装置的改进。

为此目的，根据本发明的从含水的天然气进料物流中除去污染物的方法包括以下步骤：在第一容器中将天然气进料物流冷却至水合物形成的第一操作温度；以及从第一容器中移出经脱水的气体物流。

本发明方法的基本特征在于故意形成水合物以除去水。一般而言，要避免水合物的形成。

当天然气进料物流进一步包含酸性物质时，根据本发明的方法适当地进一步包括在第二容器中将经脱水的气体冷却至形成固体酸性物质或该酸性物质溶于液体中的第二操作温度；以及从该第二容器中移出经脱水、脱硫的物流。

术语“操作温度”用以指低于污染物在操作第一或第二容器的给定压力下的固体/液体转变温度的温度。

在本说明书中，“温热”液体物流可为任何相容的液体物流，其具有高于污染物在操作第一或第二容器的给定压力下固体/液体转变温度的温度。因此温热液体物流具有高至足以引起污染物固体熔化的温度。温热液体可能使或可能不会使污染物全部形成溶液。

现将参照附图更详细地描述本发明，其中

图1为本发明第一实施方案的示意性流程图；以及

图2为本发明另一实施方案的示意性流程图。

现请参照图1。图1显示进行本发明的方法的装置10。装置10包括第一容器12。在第一容器12中除去的污染物是水，因此离开第一容器12的气体是干燥的。移出重质烃也是本方法的结果，且因此离开第一容器12的气体物流为由第一容器12中的条件决定的烃的露滴。然而，离开第一容器12的气体的水露点，由于水合物的形成，所以较其平衡露点低。