CN117511617A - 一种天然气净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天然气净化工艺，涉及天然气净化领域。本发明天然气净化工艺是首先对天然气通过环丁砜法脱酸气、热钾碱法或醇胺法；再采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；然后先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小。本发明的工艺有益效果在于：(1)根据原料气组成，选择最优的液化温度，降低了冷剂压缩机能耗，选择分子筛对天然气进行脱水，其脱水选择性好，再生温度低，能耗低，减少了换热温差；(2)根据天然气组成、压力和天然气液化单元对净化气质量的要求，选择合适的活化甲基二乙醇胺配方，降低了再生温度，减少了一乙醇胺循环量，同时降低了装置能耗。
Description
技术领域
本发明涉及天然气净化技术领域，具体为一种天然气净化工艺。
背景技术
根据原料气组成生产要求，本项目天然气的液化包括原料气的净化处理、液化和储存三个过程。天然气在进行液化前，应对其进行彻底净化，即除去原料气中的酸性气体、水分和杂质，如H2S、CO2、H2O、Hg和芳香烃等，以免它们在低温下冻结而堵塞、腐蚀设备和管道。然气中含有的H2S和CO2统称为酸性气体，它们的存在会造成金属腐蚀并污染环境。此外，CO2含量过高，会降低天然气的热值。因此，必须严格控制天然气中酸性组分的含量，以达到工艺和产品质量的要求。但是目前的天然气在净化的过程中换热温差大，能耗大，液化温度高，压缩机能耗大。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然气净化工艺，解决了天然气在净化的过程中换热温差大，能耗大，液化温度高，压缩机能耗大的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种天然气净化工艺，包括：
S1：首先对天然气通过环丁砜法脱酸气、热钾碱法或醇胺法
S2：采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；
S3：先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小；
S4：吸附剂在温度为A点时，投入大量吸附原料气中的杂质组分；
S5：将温度升高，温度升高到D点使杂质得以解吸；
S6：采用脱汞剂与硫产生化学反应生成硫化汞；
S7：将硫化汞通入活性炭上，并完成吸附。
上述环丁砜法脱酸气包括以下步骤：
A.将物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二异丙醇胺加少量的水组成吸收溶液；
B.然后在常压或稍高于常压下将溶液加热再生以供循环使用，将气体通过吸收溶液，即可同时吸收原料气中的CO2和H2S；
C.对于低温装置，经洗涤后的天然气经过吸附处理，以达到低温装置对CO2和H2S的要求，该法工艺复杂，当天然气中酸性气分压较高，且CO2比H2S浓度低时，此法较经济。
优选的，上述脱汞剂为浸硫活性炭。
优选的，上述脱汞剂在设计汞含量条件下每2年更换一次。
优选的，S4中所述杂质为水、苯及C6+重烃。
优选的，上述T1为常温，T2为高温，P1为解析压力点，P2为吸附压力点。
上述热钾碱法采用碳酸钾与甲基二乙醇胺为溶剂，并加少量催化剂配成吸收溶液，同时除去CO2和H2S，热钾碱法的吸收温度较高，净化程度好，原料气中CO2含量高时用。
上述醇胺法利用胺为溶剂与原料气中的酸性气体发生化学反应，同时脱除CO2和H2S，并采用一乙醇胺和甲基二乙醇胺为溶剂。
(三)有益效果
本发明的天然气净化工艺具备以下有益效果：
1、根据原料气组成，选择最优的液化温度，降低冷剂压缩机能耗，选择分子筛对天然气进行脱水，其脱水选择性好，再生温度低，能耗低，减少换热温差。
2、根据天然气组成、压力和天然气液化单元对净化气质量的要求，选择合适的活化甲基二乙醇胺配方，降低再生温度，减少一乙醇胺循环量，降低装置能耗。
附图说明
图1为不同温度下的吸附等温线示意图。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，一种天然气净化工艺，包括以下步骤：
S1：首先对天然气通过环丁砜法脱酸气，具体为：
上述环丁砜法脱酸气包括以下步骤：
A.将物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二异丙醇胺加少量的水组成吸收溶液；
B.然后在常压或稍高于常压下将溶液加热再生以供循环使用，将气体通过吸收溶液，即可同时吸收原料气中的CO2和H2S；
C.对于低温装置，经洗涤后的天然气经过吸附处理，以达到低温装置对CO2和H2S的要求；当天然气中酸性气分压较高，且CO2比H2S浓度低时；
S2：采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；
S3：先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小；T1为常温，T2为高温，P1为解析压力点，P2为吸附压力点；
S4：吸附剂在温度为A点时，投入大量吸附原料气中的杂质组分，其中杂质为水、苯及C6+重烃；
S5：将温度升高，温度升高到D点使杂质得以解吸；
S6：采用脱汞剂与硫产生化学反应生成硫化汞，脱汞剂为浸硫活性炭；
上述脱汞剂在设计汞含量条件下每2年更换一次；
S7：将硫化汞通入活性炭上，并完成吸附。
实施例2：
如图1所示，一种天然气净化工艺，包括以下步骤：
S1：首先对天然气通过热钾碱法，具体为：
上述热钾碱法采用碳酸钾与甲基二乙醇胺为溶剂，并加少量催化剂配成吸收溶液，同时除去CO2和H2S，热钾碱法的吸收温度较高，净化程度好，原料气中CO2含量高时用，此法较为经济。
S2：采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；
S3：先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小，其中T1为常温，T2为高温，P1为解析压力点，P2为吸附压力点；
S4：吸附剂在温度为A点时，投入大量吸附原料气中的杂质组分；其中所述杂质为水、苯及C6+重烃；
S5：将温度升高，温度升高到D点使杂质得以解吸；
S6：采用脱汞剂与硫产生化学反应生成硫化汞，脱汞剂为浸硫活性炭；
上述脱汞剂在设计汞含量条件下每2年更换一次；
S7：将硫化汞通入活性炭上，并完成吸附。
实施例3：
如图1所示，一种天然气净化工艺，包括以下步骤：
S1：首先对天然气通过醇胺法，具体为：
上述醇胺法利用胺为溶剂与原料气中的酸性气发生化学反应，同时脱除CO2和H2S，并采用一乙醇胺和甲基二乙醇胺为溶剂；当原料气中只含有CO2，且CO2含量较低时(CO2含量一般在1％左右)，一般选择一乙醇胺，若原料气中CO2含量较高(CO2含量一般1％-8％)，或同时含有CO2、H2S时，则选用甲基二乙醇胺，一乙醇胺水溶液浓度为15％-18％，甲基二乙醇胺水溶液浓度为50％左右；
S2：采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；
S3：先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小；
S4：吸附剂在温度为A点时，投入大量吸附原料气中的杂质组分；
S5：将温度升高，温度升高到D点使杂质得以解吸；
S6：采用脱汞剂与硫产生化学反应生成硫化汞，脱汞剂在设计汞含量条件下每2年更换一次；
S7：将硫化汞通入活性炭上，并完成吸附。
天然气中含有的H2S和CO2统称为酸性气体，H2S和CO2的存在会造成金属腐蚀并污染环境，此外，CO2含量过高，会降低天然气的热值，必须严格控制天然气中酸性组分的含量，以达到工艺和产品质量的要求。天然气中水分、苯及C6+重烃的存在会造成严重的后果，水分与天然气在一定条件下形成水合物阻塞管路，影响冷却液化过程，另外由于水分的存在也会造成不必要的动力消耗。
由于天然气液化温度低，水、苯及重烃的存在还会导致设备冻堵，故必须脱水、脱苯和重烃，等压干燥独特的工艺组合，无须外供再生气，天然气液化率高，能量充分利用，操作费用低，专用吸附剂组合，再生温度低，工艺成熟、可靠，由于汞蒸气会导致铝热交换器和管道产生严重腐蚀，所以汞含量如超标就必须脱除，液化过程的液化压力直接关系到液化温度，即关系到液化能耗，天然气压力越高其冷凝(即液化)温度越高，则根据制冷原理，取得不同温度下的同样制冷量所消耗的制冷功率是不一样的，温度越低则消耗的制冷功率就越高。因此，提高原料天然气的压力，可以降低制冷的总功率，但同时考虑到压力过高将会增加静设备的投资，并且增加压缩机的级数，本工艺原料气压力为2.5～3.5MPa.G，需要进行增压，增压至～5.25MPa后进入净化流程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种天然气净化工艺，其特征在于，包括：
S1：首先对天然气通过环丁砜法脱酸气、热钾碱法或醇胺法；
S2：采用组合分子筛吸附脱除天然气中的水分、苯及重烃，分子筛再生采用等压再生工艺；
S3：先控制压力保持不变在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小；
S4：吸附剂在温度为A点时，投入大量吸附原料气中的杂质组分；
S5：将温度升高，温度升高到D点使杂质得以解吸；
S6：采用脱汞剂与硫产生化学反应生成硫化汞；
S7：将硫化汞通入活性炭上，并完成吸附。
2.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述环丁砜法脱酸气包括以下步骤：
A.将物理溶剂环丁砜、化学吸收剂二异丙醇胺加少量的水组成吸收溶液；
B.然后在常压或稍高于常压下将溶液加热再生以供循环使用，将气体通过吸收溶液，即可同时吸收原料气中的CO2和H2S；
C.对于低温装置，经洗涤后的天然气经过吸附处理，以达到低温装置对CO2和H2S的要求。
3.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述脱汞剂为浸硫活性炭。
4.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述脱汞剂在设计汞含量条件下每2年更换一次。
5.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：S4中所述杂质为水、苯及C6+重烃。
6.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述T1为常温，T2为高温，P1为解析压力点，P2为吸附压力点。
7.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述热钾碱法采用碳酸钾与甲基二乙醇胺为溶剂，并加少量催化剂配成吸收溶液，同时除去CO2和H2S。
8.根据权利要求1所述的一种天然气净化工艺，其特征在于：所述醇胺法利用胺为溶剂与原料气中的酸性气体发生化学反应，同时脱除CO2和H2S，并采用一乙醇胺和甲基二乙醇胺为溶剂。
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- 2023-12-15 CN CN202311731434.4A patent/CN117511617A/zh active Pending
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