[发明专利]处理天然气的装置和方法

说明书

本发明涉及处理天然气以除去其中存在的高级烃从而使其更适合液化天然气（LNG）生产或调节其组成以符合管线规格标准的方法。

包含甲烷和高级烃如乙烷、丙烷和丁烷的天然气常使用连接到在海底的井口的固定或浮动的平台而在海上直接回收或作为石油生产的伴生气体回收。回收的天然气在通常可能的情况下经管线进料到陆上气体加工设施，在其中可进行诸如纯化的步骤。对于显著比例的回收的天然气，管线输送到陆上设施是不可能的。在这种情况下，希望回收天然气并使其液化以便海运到陆上设施。类似地，使陆上难于处理的天然气逐渐液化以便运输到海外市场。液化方法通常包括将天然气冷却到极低温度的步骤，其允许使乙烷、丙烷、丁烷及其他高级烃中的至少一些与甲烷分离。液化的产物具有不同的商业价值，但在诸如裂解的进一步加工不可行的情况下，通常乙烷具有最低价值，因此这部分常用来在液化设施中发电且余量被烧掉。或者，在海上生产中，过量的乙烷可被回收并与LNG并排地运输到陆上设施。然而，代替更有价值的液体来运输乙烷的经济状况吸引力较小。随着对于使回收的烃的利用率最大化以及需要减少使得不环保的燃烧的压力不断增加，需要用于处理含有高级烃的天然气的改进的方法。

此外，含有相对大量的高级烃的所谓的“富”天然气流，不管是直接回收还是通过使富LNG蒸发而回收的，常造成处理器需要符合关于其含量和热值的管线规格标准的问题。

GB2432369公开了一种基于最初由British Gas发展且由Davy Process Technology Ltd.认可的CRG方法处理含有乙烷的天然气的方法。该方法利用在镍催化剂上在超过350℃的温度下绝热蒸汽重整、甲烷化和对从天然气提取出的乙烷进行CO₂去除的组合来产生甲烷，将该甲烷与天然气混合，可使其液化。

该方法具有许多缺点，包括需要分离乙烷和高级烃以及甲烷化步骤，需要该步骤以使在镍催化剂上形成的一氧化碳和氢气转化回甲烷。

已知用于调节富天然气的热值的其他方法，但这些方法需要使用诸如氮气的压舱剂，这必须是单独产生并储存的。

我们已经开发了利用在天然气中的高级烃来制得甲烷且解决先前的天然气处理方法的问题的方法。

因此，本发明提供处理含有甲烷和一种或多种高级烃的天然气流的方法，所述方法包括以下步骤：

（i）将所述天然气流的至少一部分与蒸汽混合，

（ii）在130-300℃的入口温度下使所述混合物绝热地经过负载型贵金属重整催化剂以产生包含甲烷、蒸汽、二氧化碳、一氧化碳和氢气的重整气体混合物，

（iii）将所述重整气体混合物冷却到露点以下以冷凝水且除去该冷凝物以提供脱水的重整气体混合物，和

（iv）使所述脱水的重整气体混合物穿过酸性气体回收单元以除去氢气和一氧化碳的至少一部分和二氧化碳，由此产生甲烷流。

所述甲烷流可用作燃料或被液化以便运输或储存。

或者，所述甲烷流可用以调节包括蒸发的LNG流的天然气流的组成以符合管线规格标准。

“高级烃”包括以下各物中的一种或多种：乙烷、丙烷、丁烷和任何C5+链烷烃、诸如环己烷的环烷烃及诸如苯的芳烃。

通过使用贵金属重整催化剂，可以在重整进料中包含甲烷，减小重整器容器的尺寸且在不需要甲烷化步骤的条件下操作。因此，重量减小且方法的占地面积较小，这对于该方法的海上操作特别有利。

因此，本发明进一步提供处理含有甲烷和一种或多种高级烃的天然气流的装置，所述装置包括：

（i）将蒸汽加到天然气流中的设备，

（ii）可操作式连接到所述加入蒸汽的设备的重整器容器，所述重整器容器含有负载型贵金属重整催化剂，其构造成使得混合的天然气流和蒸汽经过所述催化剂以产生包含甲烷、蒸汽、二氧化碳、一氧化碳和氢气的重整气体混合物，

（iii）可操作式连接到所述重整器容器以将所述重整气体混合物冷却到露点以下的换热设备和可操作式连接到所述换热设备以回收工艺冷凝物且提供脱水的重整气体混合物的分离设备，和

（iv）可操作式连接到所述分离设备以除去氢气和一氧化碳的至少一部分和二氧化碳的酸性气体回收单元，由此产生甲烷流。

所述装置可进一步包括可操作式连接到所述酸性气体回收单元以使所述甲烷流的至少一部分液化的天然气液化设备。或者或另外，所述装置还可包括将所述甲烷流与天然气流和/或高级烃流合并的混合装置。