[发明专利]从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的脱水脱重烃工艺

说明书

技术领域

本发明属于富甲烷气体低温液化的前端净化处理技术，具体涉及从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的脱水脱重烃工艺及装置。

背景技术

迫于环保及能源成本压力，天然气作为一次能源在社会各个领域所占比例正逐渐提升，其市场需求量也正迅速增加。传统的管输供应方式仍为主流，但受原料条件及用户分布限制，有相当一部分资源无法进行管道长距离输送，需选择液化的方式，将甲烷转变为液体再采用灵活的运输方式将其送往用户终端。液化天然气(LNG)体积只有同量气体体积的1/625，液化后可以降低贮存和运输成本，且可以提高单位体积的燃值。

对于从富含甲烷的混合气体中获得液化天然气(LNG)的工业化装置，在混合气进行深冷液化前均需将其中所含酸性气体组分、水及高碳烃(≥C6)等脱除至液化所需精度，才能保证液化分离工艺及设备安全稳定运行。据国内已投运的几套LNG装置运行情况来看，前端混合气的净化部分多采用酸气脱除单元，干燥吸附单元及脱重烃单元等逐步脱除杂质组分，这种情况的缺点在于其设备投资费用较高，且正常工况下其系统能耗也较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的脱水脱重烃工艺，其特征在于：经脱酸处理后的富含甲烷的混合气体分成两部分，一部分作为系统工艺气(或气流，或称作原料气)进入干燥工序，另一部分作为再生用气进入再生工序，进入干燥工序的富含甲烷的混合气体经干燥处理，在干燥塔吸附剂复合床层中同时脱除气体中的水分和重烃，水分脱除至常压露点≤-76℃，C6和C6以上的重烃组分脱除至≤217ppm(优选≤200ppm，更优选≤100ppm，进一步优选≤50ppm，最优选≤10ppm)；进入再生工序的富含甲烷的气体作为干燥塔再生过程的再生气体，完成再生过程后，该部分再生气返回到(即将进入到处于吸附过程的干燥塔中)的系统工艺气中。

在本申请中，“工序”与“过程”可互换使用。

优选地，本发明提供了一种从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的脱水脱重烃工艺，其特征在于：

经脱酸处理后的富含甲烷的混合气体首先经流量调节阀分成两路气流；其中第一路气体作为原料气(或工艺气)直接去处于干燥过程的第一干燥塔或第二干燥塔，其中第一干燥塔和第二干燥塔交替进行干燥过程和再生过程，处于干燥过程的干燥塔中装填的干燥剂(3A或4A分子筛、活性氧化铝)及重烃吸附剂(活性炭以及耐水硅胶)将气体中的水分和重烃吸附下来，经干燥处理后的产品气体常压露点≤-76℃，C6和C6以上的重烃组分脱除至≤217ppm(优选≤200ppm，更优选≤100ppm，进一步优选≤50ppm，更进一步优选≤30ppm，再进一步优选≤20ppm，最优选≤10ppm)；

第二路气体作为再生气(或称作再生用气)进入再生过程，其中干燥塔的再生过程包括加热再生和冷吹两个步骤，在加热再生步骤中，该第二路气体首先经第三干燥塔进行干燥，然后经加热器升温至例如200-300℃(优选210-280℃，更优选220-260℃，再进一步优选240℃左右)后加热需要再生的干燥塔(当第一干燥塔处于干燥过程时，第二干燥塔处于再生过程，反之亦然)，使吸附剂升温，其中的水分和重烃得以解吸出来，解吸气经冷却和分液后再与作为原料气的第一路气体混合，然后去处于干燥过程的干燥塔进行干燥；在冷吹过程中，来自原料气(或工艺气)的再生气体直接去处于再生过程的第二干燥塔或第一干燥塔，将干燥塔温度降至常温，然后再经加热器加热后去所述第三干燥塔，对第三干燥塔中的吸附剂进行加热干燥，再生气体然后经冷却和分液后与作为原料气(工艺气)的另一路气体混合，最后去处于干燥过程的第一干燥塔或第二干燥塔进行干燥。

一般情况下，3A分子筛、4A分子筛或活性氧化铝作为脱水吸附剂，活性炭或耐水硅胶作为脱重烃吸附剂。

本发明的另一个目的是提供用于实施上述工艺的从富含甲烷的混合气体中生产液化天然气的脱水脱重烃装置，该装置包括：

第一干燥塔和第二干燥塔，第一干燥塔和第二干燥塔二者交替地处于干燥过程和再生过程，

第三干燥塔(即，辅助干燥塔)，

加热器，

气液分离器，和

冷却器，

每一个干燥塔具有一个或两个或多个吸附剂复合床层，例如3-20个床层，4-18个床层，5-16个床层，6-14个床层或8-12个床层，