CN102159298A - 用于从包括甲烷和气态污染物的进气流中去除气态污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于从包括甲烷和气态污染物的进气流中去除气态污染物的方法,该方法包括:1)提供进气流;2)将进气流冷却至第一温度,在所述第一温度下,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;3)借助于第一气液分离器分离步骤2)中获得的两相;4)至少部分地借助于外部制冷剂,将步骤3)中获得的富集甲烷的气相冷却至第二温度,在所述第二温度下,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;和5)借助于第二气液分离器分离步骤4)中获得的两相。本发明还涉及用于执行所述方法的装置、净化气流以及用于液化进气流的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从包括甲烷和气态污染物的进气流中去除气态污染物的方法,尤其从天然气中去除气态污染物、例如二氧化碳和硫化氢的方法。
背景技术
从地下储层中生产的包括甲烷的气流(尤其是天然气、伴生气和煤层甲烷)通常包含很多污染物,例如二氧化碳、硫化氢、碳硫氧化物、硫醇、硫化物和包含不同量的合成物的芬芳硫。对于这些气流的大多数应用,必须去除污染物,根据具体污染物和/或用途,或者部分地去除或者几乎完全地去除。通常,对硫合成物必须去除至ppm水平,对于二氧化碳,有些情况下必须去除至ppm水平,例如LNG应用,或者降至2或3个体积百分比,例如用作产热气体。可能出现高级烃,根据用途,这种高级烃可以回收。
用于去除二氧化碳和硫合成物的工艺在本领域中是已知的。这些工艺包括使用例如胺水溶液的吸附法,或者使用例如分子筛的吸附法。这些工艺尤其适用于去除以较低量存在、例如最大几个体积百分比的污染物,尤其是二氧化碳和硫化氢。
在WO 2006/087332中,描述了一种用于从天然气流中去除污染气态组分、例如二氧化碳和硫化氢的方法。在这种方法中,在第一膨胀器中冷却被污染的天然气流,获得具有一定温度和压力的膨胀气流,在该温度和压力下,能够实现包含多数污染组分、例如二氧化碳和/或硫化氢的相的露点状态。然后将膨胀气流供给给第一离心分离器,以对富集污染物的液相和贫污染物的气相进行分离。贫污染物的气相接着经由再压缩机、中间级冷却器和第二膨胀器进入第二离心分离器。中间级冷却器和第二膨胀器用来将贫污染物的气相冷却到这样的程度,即再次获得富集污染物的液相和更贫污染物的气相,随后借助于第二离心分离器对它们进行分离。在该方法中,从第一膨胀步骤中回收的能量被用于压缩步骤,并且空气、水和/或内部工艺流被用于中间级冷却器。
这种已知方法的缺陷在于,在两个离心分离器之间使用再压缩机、中间级冷却器和膨胀器,影响了分离过程的烃效率,所述烃效率是该工艺过程中燃料气体消耗和液相污染物流中烃损失的计量。
现在已经发现,在用于从气流中去除气态污染物的综合方法中,如果在第一和第二气液分离之间贫污染物的气相至少部分地借助于外部制冷剂冷却,则能够明显地改善烃效率,这允许最佳地分离气态污染物,可以避免在第一和第二气液分离之间使用膨胀器。
发明内容
因而,本发明涉及一种用于从包括甲烷和气态污染物的进气流中去除气态污染物的方法,该方法包括:
1)提供进气流;
2)将进气流冷却至第一温度,在所述第一温度下,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;
3)借助于第一气液分离器分离步骤2)中获得的两相;
4)至少部分地借助于外部制冷剂,将步骤3)中获得的富集甲烷的气相冷却至第二温度,在所述第二温度下,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;和
5)借助于第二气液分离器分离步骤4)中获得的两相。
适当地,进气流为天然气流,其中气态污染物为二氧化碳和/或硫化氢。
天然气流适当地包括1~90%(体积比)的二氧化碳,优选包括5~80%(体积比)的二氧化碳。
天然气流适当地包括0.1~60%(体积比)的硫化氢,优选包括20~40%(体积比)的硫化氢。
依照本发明使用的进气流包括20~80%(体积比)的甲烷。
适当地,步骤1)中的进气流的温度为-20℃~150℃,优选为-10℃~70℃,其压力为10~150bara,优选为80~120bara。
可以对原料进气流进行预处理,以部分地或完全地去除水和一些选定的重质烃。这可以例如通过预冷却循环逆着外部冷却回路或冷的内部工艺流进行。也可以用分子筛、例如沸石,或硅胶,或氧化铝,或其他干燥剂、例如乙二醇、聚醚多元醇(MEG)、二甘醇(DEG)或四甘醇(TEG)、或甘油进行预处理而去除水。进气流中水的量适当为小于1%(体积比),优选小于0.1%(体积比),更优选小于0.0001%(体积比)。
步骤2)中对进气流的冷却可以通过本领域中已知的方法进行。例如,可以逆着外部冷却流体进行冷却。在进气压力足够高的情况下,可以通过进气流的膨胀实现冷却。
也可以进行组合。冷却进气流的适当的方法可以通过近似等熵膨胀来进行,尤其可以借助于膨胀器,优选借助于透平膨胀机或拉伐尔喷嘴。另一个适当的方式是通过等焓膨胀冷却进气流,优选为经过节流孔或阀、尤其是焦耳-汤姆逊阀的等焓膨胀。
优选地,膨胀是利用至少两个膨胀装置进行的,选择膨胀装置的工作参数,使得冷却的流中的液化污染物具有一定的液滴尺寸分布。通过利用至少两个膨胀装置,允许控制冷凝污染物的液滴尺寸分布。
在一优选实施例中,在膨胀之前对进气流进行预冷却。这可以通过逆着外部冷却回路或逆着冷工艺流、例如液体污染物进行。优选地,气流在膨胀之前被预冷却至15℃~-35℃的温度,优选冷却至10℃~-20℃。预冷却可以逆着内部工艺流进行。尤其是当进气流已经被压缩时,进气流的温度可以为100℃~150℃。在这种情况下,可以首先使用空冷或水冷来降低温度,可选择接着进一步冷却。
另一个适当的冷却方法是逆着冷却流体介质,尤其是外部制冷剂、例如丙烷循环、乙烷/丙烷级联(cascade)或混合制冷剂循环进行热交换,可选择与内部工艺回路组合,所述内部工艺回路适当地为二氧化碳流(液体或浆流)、冷的富集甲烷流或冲洗液。
进气流适当地在步骤2)和4)中被冷却至-30℃~-80℃的温度,优选被冷却至-40℃~-65℃的温度。在这些温度下,将会形成液相污染物。
适当地,步骤4)中施加的压力可以高于步骤2)中施加的压力。
优选地,步骤4)中的第二温度低于步骤2)中的第一温度。
优选地,步骤4)中的第二温度比步骤2)中的第一温度至多低20℃。更优选地,第二温度比步骤2)中的第一温度低5℃~10℃。
步骤4)中的冷却也可以借助于内部工艺流进行,例如在步骤3)中从富集甲烷的气相中分离出来的液相污染物流。
依照本发明,步骤4)中富集甲烷的气相的冷却适当地可以至少部分通过外部制冷剂进行。
优选地,在步骤4)中使用的外部制冷剂具有比待冷却的富集甲烷的气相高的分子量。适合的这种冷却介质的例子包括乙烷、丙烷和丁烷。优选地,冷却介质包括乙烷和/或丙烷。
更优选地,所使用的外部制冷剂包括丙烷循环、乙烷/丙烷混合制冷剂或乙烷/丙烷级联。这种乙烷/丙烷级联将在下文更加详细地描述。
步骤4)中的冷却适当地可以部分借助于外部制冷剂、部分借助于内部工艺流进行,所述内部工艺流例如为在步骤3)中从富集甲烷的气相中分离出来的液相污染物流。
步骤4)中的冷却例如由于使用外部制冷剂进行,所以能够非常吸引人地更换再压缩机、中间级冷却器和正如WO 2006/087332所述的在两个离心分离器之间使用的膨胀器的顺序,改善分离过程的烃效率。
在本发明的另一个实施例中,在进行步骤4)之前,步骤3)中获得的富集甲烷的气相在一个或更多个压缩步骤中被再压缩。
在本发明的另一个实施例中,在进行步骤4)的冷却之前,步骤3)中获得的富集甲烷的气相首先通过中间级冷却器冷却。
在本发明的又一个优选实施例中,步骤3)中获得的富集甲烷的气相首先在一个或更多个压缩步骤中被再压缩,接着通过中间级冷却器冷却,随后在步骤4)中冷却。
适当地,这种中间级冷却器可以以内部工艺流和空冷或水冷为基础。
适当地,在冷却器内部形成液体的情况下,这种冷却器设计成使得能够从冷却装置中有效地去除液体,而不会削弱热传递。
在所述一个或更多个压缩步骤中,适当地,可以使用步骤2)中回收的能量。
在依照本发明的该工艺中,步骤3)和5)可以适当地使用各式各样的气液分离器,例如旋转离心器或旋流器。
步骤3)和5)可以使用不同类型或相同类型的气液分离器。适当地,步骤3)和5)可以使用相同类型的气液分离器。
依照本发明,适合使用的气液分离器已经描述在例如WO2008/082291、WO 2006/087332、WO 2005/118110、WO 97/44117、WO 2007/097621和WO 94/23823中,这些文件在此引入作为参考。
通常,因为膨胀之后均质液滴成核产生的液滴比热交换器中由外部工艺流冷却的异质成核少,所以步骤3)中气液分离器的要求比步骤5)中的要求更严格。
在本发明的优选实施例中,第一和/或第二气液分离器包括位于中间高度的气液入口、布置于气液入口下方的液体出口以及布置于气液入口上方的气体出口,在该容器中,在气液入口上方以及容器的整个横截面上设有通常为卧式的聚结器,以及在该容器中,在聚结器上方以及容器的整个横截面上布置一离心式液体分离器,该液体分离器包括一个或更多个漩流管。
当使用立式气液分离器容器时,该工艺仅需要较小的区域。
依照优选实施例,气液入口包括带有在分离器容器中水平延伸的供给分配组件的输入端(admittance)。在其最简单形式中,入口为一根简单的管道,具有封闭端和若干在管道的长度上均匀分布的穿孔。任意地,管道也可以具有逐渐缩减或圆锥形的形状。也可以设置一个或更多个交叉管道,形成网格***,以在容器的横截面上更加均匀地分配气液混合物。优选地,该组件包括一腔室,例如一纵向箱形结构,其连接于气体入口,并具有至少一个开口竖直侧,沿流动方向看,所述开口竖直侧带有前后设置的导流叶片的格栅。借助于该供给分配组件,气体被导流叶片在柱筒(column)的横截面上均匀分配,这能够额外改善聚结器/离心分离器组合的液体分离。另一个优点是,供给分配组件将任何突然出现在气流中的液体团从气体中分离出来,这种分离受与导流叶片碰撞并在柱筒内部落下来的液体的影响。适当地,箱形结构在流动方向上变窄。当由叶片在柱筒横截面上分配之后,气体向上流到聚结器。
在优选实施例中,纵向腔室具有两个带有导流叶片格栅的开口竖直侧。
适合的气液入口描述在例如GB 1119699、US 6942720、EP195464、US 6386520和US 6537458中。适合的可在市场上买到的气液入口为Schoepentoeter。
存在很多可使用的尤其是用于竖直柱筒的卧式聚结器。除雾器的众所周知的例子是除雾垫。所有这些都比较纤细(渗透率大),并具有较大的单位(内部)表面积。它们的操作是基于通过液滴与内表面的碰撞收集液滴,然后液滴在这些表面上增大,最后通过气体或者靠重力去除增大的液滴。
卧式聚结器具有许多现有技术中已知的形式,例如,可以由具有多层纱网、尤其是金属纱网或非金属纱网,例如有机聚合物纱网或者具有一层叶片或一层结构填料的底座构成。也可以使用不定形填料,以及也可以设有一个或更多个托盘。所有这些种类的聚结器都具有市场上买得到以及能够在依照本发明的柱筒中高效运行的优点。也可以参见Perry′s Chemical Engineers′Handbook,第六版,尤其是第18章。也可以参见EP 195464。
最简单形式的离心式液体分离器可包括水平板和一个或更多个从该水平板向下延伸的立式漩流管,每个漩流管在其上端都具有一个或更多个位于水平板下方的液体出口。在另一个形式中,离心式液体分离器包括一个或更多个从该水平板向上延伸的立式漩流管,每个漩流管在上端具有一个或更多个液体出口。该水平板设有降液管,优选为延伸至分离器容器的下端的降液管。
在本发明的一优选实施例中,离心式液体分离器包括:两个水平托盘,两个水平托盘之间延伸有带有开口端的立式漩流管,每个漩流管从下托盘的开口延伸至上托盘的同轴开口下方的一定距离处;用于从漩流管外面的托盘之间的空间排放辅助气体和液体的装置;以及设置在漩流管的下部分中以赋予气液绕竖直轴线的旋转运动的装置。
液体分离器还优选设置有竖直管件,所述竖直管件从上托盘的同轴开口向下突出到漩流管中,并具有比漩流管小的直径。这种布置一方面提高了主要气体与液体之间的分离,另一方面提高了辅助气体与液体之间的分离,这是因为从漩流管到用于主要气体的上托盘的开口不能实现后者。
依照优选实施例,用于从托盘之间的空间排放辅助气体的装置由穿过上托盘的竖直小管构成,用于从托盘之间的空间排放液体的装置由从该空间延伸至柱筒底部的一个或更多个竖直排放管构成。这种配置有下列好处,即,辅助气体在与托盘之间的所述空间中的液体分离之后紧接着返回到主要气体,液体则在从聚结器出来之后加入到柱筒底部的液体,这样,在离心式分离器中去除的辅助气体和液体不需要单独的处理。
为了更进一步改善离心式分离器中的液体分离,依照本发明,优选在漩流管的顶部开设开口,用于将液体排放至漩流管外面的托盘之间的空间。这样带来的好处是使较少的辅助气体传送到托盘之间的空间中。适合的可在市场上买到的离心式分离器为Shell Swirltube deck。
在一优选实施例中,分离容器包括位于液体离心式分离器上方以及位于容器的整个横截面上的第二通常为卧式的液体聚结器。这样带来的好处是任何仍然存在于气流中的液滴都能被去除。进一步的描述参见上文。优选地,第二聚结器是具有一层或更多层纱网、尤其是金属纱网或非金属纱网例如有机聚合物纱网的底座。在另一个优选实施例中,第二通常为卧式的液体聚结器位于辅助气体出口上方,如EP83811中所述的方式,尤其是如图4所示。
在最优选的实施例中,所用的第一和/或第二分离器包括:
a)外壳,其包括用于从混合物分离液体的第一、第二和第三分离区段,其中第二分离区段布置在第一分离区段下方和第三分离区段的上方,相应的分离区段彼此相互连通,第二分离区段包括旋转聚结器元件;
b)切向布置的入口装置,用于将混合物导入第一分离区段;
c)用于从第一分离区段去除液体的装置;
d)用于从第三分离区段去除液体的装置;和
e)用于从第三分离区段去除液体中贫乏的气态流的装置。
在本发明中,第一和/或第二气液分离器可以适当包括离心式分离器,所述离心式分离器包括一束平行通道,这些平行通道布置在一自旋管内,并与自旋管的旋转轴线平行。
适当地,在该工艺中,离心式分离器通过将漩流气流导入自旋管而自旋。
优选地,依照本发明使用的离心式分离器包括外壳,所述外壳具有:在容器一端的用于污染气体的气体入口;分离主体;在外壳的相对一端的用于净化的气体的气体出口和处于分离主体下游的污染物出口或处于分离主体上游和下游的污染物出口,其中分离主体包括外壳轴线长度的一部分上的多个管道,所述管道绕旋转中心轴线布置,在该设备中,分离主体由多个穿孔盘构成,其中,穿孔盘的穿孔形成管道。
应该明白,这些盘可以容易地通过在较薄的盘上钻出或切制多个穿孔制作。通过将若干盘附着在一起,这些盘形成分离主体。通过对齐这些穿孔,形成管道。
现在也非常容易将盘附着在一起,使得穿孔不完全对齐。通过改变穿孔不对齐的数量和性质,可以使形成的管道产生任何期望的形状。在这样的情况下,不但可以获得不完全平行于旋转中心轴线的管道,而且也可以获得绕旋转轴线形成螺旋形状的管道。所以,这样很容易地实现具有非平行管道的优选实施例。因此,优选的是,盘的穿孔布置成使得管道不与旋转中心轴线平行或者形成绕旋转轴线的螺旋形状。
进一步还应当明白,增大或减小穿孔直径也是比较容易的。因而,本领域技术人员具有简单的方式来处理以改变管道的(液力)直径,从而改变雷诺数,这样,可以容易地确定管道中的流动是层流还是湍流,正如其所希望的。通过利用这些盘,还能够使本领域技术人员沿着外壳的轴线改变管道的直径。选择不同直径,使得被收集在管道壁上的所分离的液态或固体污染物不会完全堵塞管道,如果堵塞管道,会妨碍设备的运行。
本领域技术人员目前也能够使分离主体的孔隙性最大。盘的这种简易构造允许本领域技术人员细心地提供具有与其所希望的同样多的穿孔的盘。而且他也可以选择穿孔的形状。这些穿孔可以具有圆形截面,但是也可以是正方形、五边形、六边形、八边形或椭圆形截面。因此他也可以最小化分离主体的壁厚度和管道的壁厚度。他能够选择管道的壁厚度和形状,使得表面积最小,而表面积对分离主体的横截面有帮助。这意味着分离主体上的压降可以最小化。
该设备可以具有少量或大量的管道。正如现有设备所解释的,管道数量的范围适当为从100到1000000,优选从500到500000。也可以根据气体的量、污染物的量和性质例如液滴尺寸分布以及所期望的污染物去除率,来改变管道横截面的直径。适当地,直径为0.05mm~50mm,优选为0.1mm~20mm,更优选为0.1mm~5mm。在圆形横截面的情况下,都明白直径是半径的两倍,或者在任何其他形状的情况下,直径是最大对角线。
根据要处理的气体的量,可以改变设备的大小,尤其是分离主体的大小。在EP-B 286 160中示出了,圆周直径为1m、轴向长度为1.5m的分离主体是可行的。依照本发明的分离主体可以适当地具有范围从0.1m到5m的径向长度,优选范围从0.2m到2m的径向长度。轴向长度的范围可以方便地从0.1m到10m,优选从0.2m到5m。
盘的数量也可以在很大范围变化。如果需要简单分离和/或在能够容易地制作穿孔时,可以仅具有两个盘。其他也可以考虑是否需要平行管道或者是否需要均匀直径。盘的适当数量为3~1000,优选为4~500,更优选为4~40。如果使用更多的盘,本领域技术人员会发现,逐渐改变管道直径和/或构建非平行管道更加容易些。此外,通过增加或减少盘的数量,本领域技术人员也可以改变管道长度。所以,当气体的状态或组成发生变化时,本领域技术人员可以容易地改变管道长度以为本发明的设备提供最优的状态。选择盘的尺寸,使得径向半径范围适当地从0.1m到5m变化,优选从0.2m到2m变化。也可以根据构造的可能性、改变形状等的期望等来改变盘的轴向长度。适当地,各盘的轴向长度范围从0.001m到0.5m变化,优选从0.002m到0.2m变化,更优选从0.005m到0.1m变化。
虽然盘可以由各种材料、包括纸、纸板和箔制作,但是优选由金属或陶瓷制作盘。金属盘具有容易穿孔并组合成牢固的、坚固的分离主体的好处。可以根据需要净化的材料选择合适的金属。对于某些应用,碳钢是适合的,而对于其他应用,尤其在分离腐蚀性材料时,可能优选不锈钢。陶瓷具有能够挤制成所期望的形式例如带有突出管道的蜂窝结构的好处。
通常,选择陶瓷前体材料形成致密的或低孔隙度的陶瓷。从而迫使固体污染物或液体污染物沿着管道的壁流动,而不是或者几乎不通过壁的陶瓷材料。陶瓷材料的例子是硅石、矾土、氧化锆,可选择不同类型和浓度的调节剂以使它的物理和/或化学性能适应气体和污染物。
这些盘可以以各种各样的方式组合成一个分离主体。本领域技术人员应该明白,这可取决于制造盘的材料。方便的方式是将这些盘附着到提供旋转轴线的轴上。组合这些盘的适合的方法包括将这些盘夹起来,但是,也可以将它们粘结或焊接在一起。作为选择,这些盘可以堆叠在圆柱套筒中。该套筒也可以至少部分地代替轴。这可能便于挤压盘,因为不需要用于轴的中心开口。优选的是具有焊接在一起的金属盘。
在本发明的一优选实施例中,依照本发明获得的富集甲烷的气相被进一步净化,例如通过用化学溶剂例如胺水溶液、尤其是水乙醇胺(例如二异丙醇胺(DIPA)、二甲胺(DMA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等),或者用物理溶剂例如冷甲醇、DEPG、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等等提取残留的酸性组分。
受污染的气流被不断地供应,不断地冷却,并不断地分离。
本发明还涉及用于执行上述方法的装置(设备)以及通过本方法获得的净化气流。另外,本发明还涉及用于液化进气流的方法,其包括借助于本方法净化进气流,然后通过本领域中已知的方法液化所净化的进气流。
具体实施方式
借助于下面的附图将进一步说明本发明。
参照图1,天然气经由导管1流过膨胀装置2,由此获得包括液相污染物和富集甲烷的气相的流。该流经由一导管3流入一气液分离器4,在这里两相彼此分离。液相污染物经由一导管5回收,而富集甲烷的气相则经由一导管6流入一热交换器7中。热交换器7使用乙烷作为外部制冷剂,由此乙烷借助于乙烷/丙烷级联8被冷却,在图2中更加详细地描绘了乙烷/丙烷级联8。富集甲烷的气相在热交换器7中被冷却到某一温度,由此形成液相污染物和富集甲烷的气相。然后包括这两相的流经由一导管9流入一气液分离器10中,从该气液分离器10中,进一步的富集甲烷的气相经由一导管11回收,而液相污染物经由一导管12回收。
在图2中,所示的热交换器7使用了乙烷,而乙烷借助于乙烷/丙烷级联进行冷却,所述乙烷/丙烷级联包括乙烷回路和丙烷回路。在乙烷回路中,乙烷流经由一导管13流入一膨胀器14(例如涡轮膨胀器或焦耳-汤姆逊阀),由此获得的被冷却的乙烷流经由导管15流入热交换器7中。温的乙烷流则从热交换器7经一导管17流入再压缩机16,以增加乙烷流的压力。从再压缩机16中获得的乙烷压缩流则经由导管18流入热交换器19中,在热交换器19中,乙烷流被冷却,并且至少部分被冷凝。乙烷流经由导管13再循环到膨胀器14。在丙烷回路中,丙烷流经由一导管20流入一膨胀器21(例如涡轮膨胀器或焦耳-汤姆逊阀),由此获得的被冷却的丙烷流经由导管22流入乙烷回路的热交换器19中。温的丙烷流则从热交换器19经一导管23流入再压缩机24,以增加丙烷流的压力。从再压缩机24中获得的丙烷压缩流则经由导管25流入热交换器26中,在热交换器26中,丙烷流被冷却,并且借助于水或空气使其至少部分被冷凝。丙烷流经由导管20再循环到膨胀器21。
在图3中,显示了供本方法的步骤3)和5)使用的适合的气液分离器。图1所示的气液分离器4和10都可以是这种类型。包括液相污染物和富集甲烷的气相的流通过导管3(或导管9)并经由供给分配组件27流入气液分离器4(或气液分离器10)。大部分液体向下流到分离器的下端,并经由液体出口5离开分离器。包括较大和较小液滴的气态流则经由液体聚结器28、离心式分离器29和第二液体聚结器30向上流到分离器容器的顶部,并经由气体出口6离开分离器容器。
在图4中,显示了供本方法的步骤3)和5)使用的另一个适合的气液分离器。图1所示的气液分离器4和10都可以是这种类型。包括液相污染物和富集甲烷的气相的流经由导管3(或导管9)流到气液分离器4(或气液分离器10)的外壳32的气体入口31。外壳32还包括一分离主体33,该分离主体33显示了大量绕提供旋转轴线的轴35布置的管道34。分离主体33由通过焊接或粘结组合起来的六个盘33a、33b、33c、33d、33e和33f组成。在旋转的分离主体中,二氧化碳和/或硫化氢的液滴从天然气中分离出来。分离出来的污染物经由污染物出口36和排出管5从外壳排出,所述污染物出口36布置在分离主体33的下游。净化的天然气经由布置在外壳32的相对一端的气体出口6离开外壳32。
Claims (15)
1.一种用于从包括甲烷和气态污染物的进气流中去除气态污染物的方法,该方法包括:
1)提供进气流;
2)将进气流冷却至第一温度,在所述第一温度,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;
3)借助于第一气液分离器分离步骤2)中获得的两相;
4)至少部分地借助于外部制冷剂,将步骤3)中获得的富集甲烷的气相冷却至第二温度,在所述第二温度,形成液相污染物以及富集甲烷的气相;和
5)借助于第二气液分离器分离步骤4)中获得的两相。
2.如权利要求1所述的方法,其中,第一和/或第二气液分离器包括离心式分离器,所述离心式分离器包括一束平行通道,这些平行通道布置在一自旋管内,并与自旋管的旋转轴线平行。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中,第一和/或第二气液分离器包括外壳,所述外壳具有:在容器一端的用于污染的气体的气体入口;分离主体;在该外壳的相对一端的用于净化的气体的气体出口;和处于分离主体下游的污染物出口或处于分离主体上游和下游的污染物出口,其中所述分离主体包括外壳轴线长度的一部分上的多个管道,所述管道绕旋转中心轴线布置,在该设备中,分离主体由多个穿孔盘构成,其中,穿孔盘的穿孔形成管道。
4.如权利要求1所述的方法,其中,第一和/或第二气液分离器包括:
a)外壳,其包括用于从混合物分离液体的第一、第二和第三分离区段,其中第二分离区段布置在第一分离区段下方和第三分离区段的上方,相应的分离区段彼此相互连通,第二分离区段包括旋转聚结器元件;
b)切向布置的入口装置,用于将混合物导入第一分离区段;
c)用于从第一分离区段去除液体的装置;
d)用于从第三分离区段去除液体的装置;和
e)用于从第三分离区段去除液体中贫乏的气态流的装置。
5.如前述任一权利要求所述的方法,其中,进气流为天然气流,气态污染物为二氧化碳和/或硫化氢。
6.如权利要求5所述的方法,其中,天然气流适当地包括体积比为1~90%的二氧化碳,优选包括体积比为5~80%的二氧化碳,和/或体积比为0.1~60%的硫化氢,优选包括体积比为20~40%的硫化氢。
7.如前述任一权利要求所述的方法,其中,进气流包括体积比为20~80%的甲烷。
8.如前述任一权利要求所述的方法,其中,步骤1)中的进气流的温度为-20℃~150℃,优选为-10℃~70℃,其压力为10bara~150bara,优选为80bara~120bara。
9.如前述任一权利要求所述的方法,其中,步骤2)的冷却通过等焓膨胀进行冷却,优选为经过节流孔或阀、尤其是焦耳-汤姆逊阀的等焓膨胀,或者其中通过近似等熵膨胀、尤其是借助于膨胀器、优选借助于透平膨胀器或拉伐尔喷嘴进行,优选其中进气流在膨胀之前被预冷却至15℃~-35℃的温度,优选冷却至10℃~-20℃。
10.如权利要求9所述的方法,其中,膨胀是利用至少两个膨胀装置进行的,选择膨胀装置的工作参数,使得液化的酸污染物具有一定的液滴尺寸分布。
11.如前述任一权利要求所述的方法,其中,进气流在步骤2)和4)中被冷却至-30℃~-80℃的温度,优选被冷却至-40℃~-65℃的温度。
12.如前述任一权利要求所述的方法,其中,步骤4)中施加的压力高于步骤2)中施加的压力,或者其中步骤4)中的第二温度低于步骤2)中的第一温度,优选其中步骤4)中的第二温度比步骤2)中的第一温度至多低20℃。
13.如前述任一权利要求所述的方法,其中,外部制冷剂具有比待冷却的富集甲烷的气相高的分子量,更优选地,其中外部制冷剂包括丙烷循环、乙烷/丙烷混合制冷剂或乙烷/丙烷级联。
14.如前述任一权利要求所述的方法,其中,第一和/或第二气液分离器包括位于中间高度的气液入口、布置于气液入口下方的液体出口以及布置于气液入口上方的气体出口,在该容器中,在气液入口上方以及容器的整个横截面上设有通常为卧式的聚结器,以及在该容器中,在聚结器上方以及容器的整个横截面上布置一离心式液体分离器,该液体分离器包括一个或更多个漩流管。
15.根据前述任一权利要求所述的方法获得的净化的气流。
Applications Claiming Priority (3)
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