[发明专利]脱除天然气中重烃的工艺与系统

说明书

技术领域

本发明涉及天然气技术领域，尤其涉及一种脱除天然气中重烃的工艺和系统。

背景技术

随着液化天然气在民用调峰、边远地区天然气普及、边远气井及油田伴生气回收以及天然气机车在交通领域的应用，液化天然气利用在能源领域所占比重越来越大。液化天然气是天然气经过脱硫、脱碳、脱烃和脱水预处理后，再深冷至约-160℃得到的液态天然气产品，天然气液化后，体积缩小至标准状态下的1/600，使得天然气的长距离运输甚至跨洋海运成为可能。液化天然气中硫含量更低，燃烧后排放更少，使得液化天然气在应对环境污染和气候变化方面更具优势。

通常，人们将天然气区分为常规天然气和非常规天然气，常规天然气一般指天然气气田气，而非常规天然气则包含范围较广，如煤层气、沼气、油田伴生气、页岩气和天然气水合物等。无论常规天然气还是非常规天然气，均能用于生产液化天然气。

CH₄是天然气的主要组分，另外可能含有H₂、CO₂、H₂S、N₂、C₂H₆、C₃H₈、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、Neo-C₅H₁₂(新戊烷)、i-C₅H₁₂、n-C₅H₁₂、C₆H₁₄、C₇H₁₆、C₆H₆、甲苯、乙苯、二甲苯、环烷烃、H₂O和Hg等，有的甚至含有C₁₀以上的组分。在液化天然气条件下，上述很多组分变成高粘度液态甚至固态，极易造成冷箱或低温设备的堵塞，另外很多组分对设备和天然气后续的使用产生影响，因此，在液化天然气生产工艺中，需通过预处理将上述组分脱除至合适的范围。

液化天然气工厂主要包括原料气的预处理、冷凝液化和天然气的储存等三个工序。其中原料气的预处理对液化天然气产品品质、设备安全性和工厂长周期稳定运行都有很大的影响，因此，在天然气液化工厂设计、运行的过程中需要严格控制进入天然气液化冷箱原料气的预处理。

一般天然气液化工厂的预处理包含脱酸气、脱水、脱汞、脱烃等，脱酸气的目的主要是将天然气中的H₂S和CO₂利用物理、化学或物理化学的方法脱除，使CO₂和H₂S分别脱除至50ppm(V/V)和4ppm(V/V)以下；脱水则是将H₂O水含量降至10ppb(V/V)以下。

由于各地天然气的组分不同，当天然气中含有其他的重烃时，如Neo-C₅H₁₂、C₆H₆、甲苯、乙苯和碳链长度大于6个碳原子时，原料气的预处理必须充分考虑这些烃类组分的脱除。当原料天然气中含有一定量重烃时，如果不加以脱除，重烃进入冷箱后降温过程中，会先变成液态，继续降温后粘度增加，在温度更低时转变成固态，导致冷箱冻堵，从而影响工厂的稳定运行。

因此，当燃料气中含有较重烃类，尤其是Neo-C₅H₁₂、C₆H₆、甲苯、环己烷和含有一定量的C₅₊时，必须对这些烃类进行脱除，降低这些烃类到允许存在的含量范围。

专利ZL200510018034.4中描述了采用溶剂吸收的方式脱除原料气中烃类的工艺，该工艺利用天然气中重烃自身溶解吸收的方式脱除原料气中的重烃，这种分离方式需要采用分离吸收塔，并配合大量的液体的循环，设备多；同时采用该专利提供脱重烃的方式，在脱除含有Neo-C₅H₁₂、苯和环己烷等高挥发型的重烃时，很难满足要求，且由于甲烷能够部分的溶解到溶剂中，会引入甲烷回收的新问题。