[发明专利]用于从含水和二氧化碳的天然气生产纯化天然气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从含水和二氧化碳的天然气生产纯化天然气的方 法。

背景技术

许多天然气井生产所谓的“酸气”，即含有酸性化合物例如二氧 化碳和/或硫化合物例如H₂S、硫化物、二硫化物和噻吩的天然气。酸 性化合物的总量通常太高，使得天然气不适合直接使用。根据天然气 的预期用途，经常必须脱除酸性化合物。

通常要求二氧化碳浓度低于50ppmv。此外，销售气体的规格通常 提及硫化合物的总浓度低于10ppmv或甚至低至小于4ppmv。

用于从天然气中脱除二氧化碳的方法是本领域中已知的，和通常 基于物理和/或化学吸收。

物理吸收法的实际情况是硫化氢和/或二氧化碳的脱除通常伴随 不希望的有价值烃的脱除。

化学吸收法通常能够不太费力地脱除二氧化碳和/或硫化氢。然 而，它们的实际情况是产生大量的废物。

在天然气含有其它污染物、特别是硫污染物例如硫化氢的情况下， 固体床吸附法通常与液体吸收法组合使用，以脱除这些硫污染物。固 体床吸附法通常适合于吸附相对少量、特别是低于0.5％的酸性化合 物。吸附大量酸性化合物需要使用非常大的吸附剂床。大的固体吸附 剂床需要相对更多的再生时间，和需要不成比例的大量再生气。

因此，本领域中仍然需要从天然气中脱除二氧化碳从而获得纯化 气体物流的简单和有效的方法。

具体实施方式

为此，本发明提供用于从包含水和二氧化碳的原料天然气生产纯 化天然气的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)从原料天然气中脱除水，以获得贫含水和含有二氧化碳的天然 气；

(b)使步骤(a)中获得的天然气与包含金属有机骨架的固体吸附剂 接触，以脱除至少部分二氧化碳，从而获得纯化天然气。

如欧洲专利申请EP-A-1,674,555中所述，包含金属有机骨架的固 体吸附剂之前已经在使包括含甲烷的气体混合物的甲烷与其它组分分 离中使用。EP-A-1,674,555中描述的待纯化的气体混合物(如实施例 中所示)不含水和不含任何硫污染物。已经发现包含二氧化碳的天然气 物流中水的存在导致金属有机骨架材料劣化，和因此包含金属有机骨 架的吸附剂将不适合于纯化包含水和硫化氢和/或二氧化碳的天然气。

本发明能够纯化包含水和二氧化碳的天然气，其中在第一步骤中 脱除水以获得贫含水但仍然含有二氧化碳的天然气物流，和在第二步 骤中脱除二氧化碳，从而获得纯化天然气。

通过在使天然气与包含金属有机骨架的固体吸附剂接触之前脱除 水，可以减少或甚至完全阻止金属有机骨架的劣化。本发明方法仅利 用两个步骤，提供从包含水和硫化氢的天然气生产纯化天然气的简单 和有效的方法。因为在第一步骤中仅需要脱除水和在第二步骤中仅需 要脱除硫化氢和/或二氧化碳，因此两个步骤都可以在相对小的装置中 进行。

此外，两个步骤都可以独立优化，在各步骤中能够最优脱除污染 物。这使得整个过程更有效，和能够以多种方式操作所述过程。此外， 通过按要求设计两个步骤，确保了进一步的过程优化。

作为替代，两个步骤可以容纳于单个装置中，从而降低资本开支 和装置的操作复杂性。

天然气是用于源自天然气井的轻质烃和任选其它气体(氮、二氧化 碳、氦)的混合物的通用术语。天然气的主要组分是甲烷。此外，通常 存在乙烷、丙烷和丁烷。在一些情况下，也可能存在(少)量较重的烃。

适合地，原料天然气包含10ppmv-2v/v％的水，优选50ppmv-2v/v％ 的水，这构成了相当大量的水。

原料天然气优选包含的二氧化碳量为总原料天然气的1ppmv-40 vol％，更优选1ppmv-30vol％。通常希望将纯化天然气中的二氧化碳 浓度降低至低于50ppmv的水平，特别是在其中打算将纯化天然气处 理成液化天然气(LNG)的情况下。本发明方法能够生产具有如此低浓度 二氧化碳的纯化天然气。

原料气可能还含有硫化氢(H₂S)，优选为总原料天然气的1ppmv-20 vol％，更优选0.1-10vol％。通常希望降低纯化天然气中H₂S浓度至低 于10ppmv、或甚至低于5ppmv的水平。本发明方法能够生产具有如 此低浓度硫化氢的纯化天然气。