[发明专利]从天然气料流中除去硫化合物

说明书

早期国家申请的优先权要求

本申请要求2013年5月31日提交的美国申请No.61/829,412和2014年5月21日提交的美国申请No.14/283,859的优先权。

发明背景

天然气加工可以从用于管道输送的简单处理和调节延伸至满足规格以生产管道销售气体或液化天然气(LNG)所需的复杂操作。需要除去酸性气体化合物，例如二氧化碳和硫化氢以及除去有机硫化合物、水和汞以满足最终产品规格并避免下游工艺设备中的产物阻塞。需要的处理水平根据处理气体产品规格以及局部环境规章变化。

在一些现有技术处理设备中，汞通过不可再生的保护床除去，且二氧化碳和硫化氢通过使用溶剂如胺的溶剂法除去。水可通过分子筛脱水装置除去。更加困难的挑战是除去COS和有机硫化合物如硫醇、二硫化物和多硫化物。历史上，存在两类流程图以除去这些有机硫化合物以满足产品要求。一种是气相处理，其中分子筛装置设计用于将有机硫化合物除去到它的再生气体料流中。然后将再生气体通过物理溶剂装置如Selexol^TM方法处理以产生销售或燃料气体以及包含有机硫化合物的酸性气体料流。然后将该酸性气体料流与胺装置中产生的酸性气体一起送入硫装置，例如操作Claus方法的装置中用于回收硫。使用的另一流程图为液相处理，其中使所有或者多数硫化羰、有机硫化合物或二者通过脱水装置。如果存在液态天然气(NGL)装置，则预期硫化合物富集在NGL料流中。然后将NGL液体或者后分馏料流专业胺处理以尤其用于除去COS。硫醇通过可再生苛性碱方法如Merox方法除去，其中通过使用苛性碱如氢氧化钠或氨将硫醇转化成液态烃二硫化物。最后通过分子筛装置除去其余硫含量而将液体硫抛光(S-polish)至低硫浓度。

气相处理选择要求以硫装置为代价，而液相选择要求NGL装置。液相方案还具有苛性碱基处理中的无吸引力元素及其相关的废苛性碱处置问题。硫装置是非常昂贵的，且仅在硫含量是高的时是正当的。NGL装置的使用仅在气体富含C₂、C₃和C₄组分时是正当的。如果气体加工操作员接收来自不同供应来源的进料气体，则进料气体硫含量和/或它的烃含量可随着时间而变化，这不意味着硫装置和NGL装置都不是正当的。由于现有系统的缺点，需要可选的硫俘获技术。理想的解决方法是将这些硫化合物转化成固体或液体形式，使得它们不能从气体加工设备中物理地运送出来。

发明概述

本发明遵循气相处理路线，其中物理溶剂装置被冷却装置代替以将有机硫化合物冷凝。在本发明一个实施方案中，首先将气体通过汞吸附剂保护床处理以除去汞和汞化合物。汞吸附剂可以为金属氧化物基材料，例如负载在氧化铝基质中的氧化铜材料。氧化铝的存在促进进料气体中的硫化羰水解成硫化氢。气体然后可进入胺装置中以除去二氧化碳至少于50体积ppm含量并除去硫化氢至少于1体积ppm。胺装置中另外的COS脱除也可取决于合适胺溶剂的选择而进行。可将饱含水的气体供入分子筛装置中以除去水和所有有机硫化合物。然后将干且几乎无硫的处理气体送入下游加工装置、NGL或LNG组或者气体管道中。

本发明的一个实施方案涉及处理天然气料流的方法，其包括在包含金属氧化物吸附剂如氧化铜的吸附剂保护床中除去汞，在溶剂吸收装置中除去二氧化碳和硫化氢，然后在第二吸附剂床中除去水和有机硫化合物，然后将第二吸附剂床用经加热的气体料流再生以除去水和硫化合物。

在该方法中，天然气料流内的硫化羰在吸附剂保护床水解成硫化氢且一部分硫化羰可在第二吸附剂床中除去。各个吸附剂床由一个或多个吸附剂床，例如一组3、5个或更多床组成。经加热的气体料流包含水和硫并首先冷却以除去水，然后干燥以除去另外的水，然后冷却至足够的温度以将有机硫化合物冷凝除去。

经加热的气体离开第二吸附剂床，然后将它冷却以除去水并产生经冷却的气体料流。将液态烃以及硫化合物从经冷却的气体料流中除去。

附图简述

图1显示用于处理天然气料流并分开地回收天然气液体和硫化合物的本发明一个实施方案。

图2显示闭环吸附剂床再生结构。

图3显示显示使吸附剂床再生的处理产物滑流的本发明可选实施方案。

发明详述