使受污染的含烃气流液化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种使受污染的含控气流液化的方法，所述受污染的含控气流尤其是 含甲烧的受污气流，诸如天然气。
【背景技术】
[0002] 在本领域中已经公知了使含控气流液化的方法。由于众多原因，期望使诸如天然 气流的含控气流液化。作为一个示例，天然气在液态时比气态形式更加易于存储或长距离 运输，因为其占据较小的体积且并不需要W高压储存。典型地，在被液化之前，处理受污染 的含控气流W移除在液化处理期间可用冷冻法分离的一种或多种污染物（诸如&0, 0)2， 等）。
[0003] 已知的使受污染的含控气流液化的方法的一个问题在于：其是一个相当复杂的过 程，从而需要许多昂贵设备。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的是解决或至少最小化上述问题。 阳〇化]本发明的另一个目的是提供一种更加简单且更有成本效益的使受污染的含控气 流液化的方法，所述受污染的含控气流液化尤其是含甲烧的受污气流，诸如天然气。
[0006] 再一个目的是提供一种用于小规模操作的使受污染的含控气流液化的方法，也就 是说，其具有至多0.1m化a(百万吨/每年）的产量。
[0007] 上述目的或其他目的中的一个或多个根据本发明通过提供一种使受污染的含控 气流液化的方法来实现，所述方法至少包括W下步骤：
[0008] (a)提供一种受污染的含控气流；
[0009] 化）在第一换热器中冷却受污染的含控气流，从而获得已冷却的受污染的含控气 流；
[0010] (C)在膨胀器中对已冷却的受污染的含控气流进行冷却，从而获得部分液化的 流；
[0011] (d)在分离器中对部分液化的流进行分离，从而获得气态流和液态流； 阳〇1引（e)使在步骤（d)中获得的液态流膨胀，从而获得多相流，所述多相流至少包含蒸 汽相、液相和固相；
[0013] (f)在分离器中对多相流进行分离，从而获得气态流和泥浆流；
[0014] (g)在固/液分离器中对泥浆流进行分离，从而获得液态控流和浓缩的泥浆流；
[0015] 化）使在步骤（d)中获得的气态流流过第一换热器，从而获得已加热的气态流；
[0016] a)压缩已加热的气态流，从而获得已压缩的气流；化及
[0017]U)使在步骤（i)中获得的已压缩的气流与在步骤（a)中提供的受污染的含控气 流相组合。
[0018] 根据本发明的方法的一个优点是它具有极其简单的设计并且可被标准化来处理 和液化宽范围的原料气成分。另外，具有相对有限的实用和化学要求，从而导致了OPEX和CAPEX显著减小。此外，与具有胺处理系统的设计相比，运种设计对于微量染污物（例如诱 和油粒子）更加耐用。
[0019] 由于根据本发明的方法并不需要连接到格栅（因为在步骤（d)中获得的气态流与 在步骤（a)中提供的受污染的含控气流相组合），本方法的应用非常灵活。本发明的方法尤 其适用于小规模操作（产量至多0. 1百万吨/年）.
[0020] 本发明的一个重要方面是在步骤（e)中获得的液态控产品流可具有不同的组成 物，例如包含比通常更多的C〇2(例如至少250ppm-mol)W及更多的Cs+(诸如0.Imol%W 上）。
[0021] 在步骤（a)中，提供了一种受污染的含控气流。虽然受污染的含控气流没有特别 受到限制，但是其优选的是富甲烧的气流，诸如天然气。根据一个优选实施例，受污染的含 控气流至少包括50mol%的甲烧，优选地包括至少80mol%的甲烧。优选地，受污染的含控 气流的控部分包括尤其至少75mol%的甲烧，优选地包括至少90mol%的甲烧。在天然气 流中的控部分可适当地包含介于Omol%到25mol%之间的的C化控类（即每个分子包含2 个或更多个碳原子的控），优选地包含介于0到20mol%之间的C2-C6控，优选地包含介于 0. 3mol%到18mol%之间的C2-C4控类，特别是包含介于0. 5mol%到15mol%之间的乙烧。
[0022] 污染物也没有特别限制。典型地，污染物是C〇2、&S、&0、C6+控、芳香化合物中的 一种或多种，但是尤其是C〇2。
[0023] 受污染的含控气流中污染物的量适当地介于0. 5mol%到90mol%之间，优选地为 l.Omol%^上，W及优选地为l〇mol%W下。
[0024] 在步骤化）冷却之前，受污染的含控气流可能已经得到处理。作为一个示例，如果 受污染的含控气流包含水（例如，超过Ippmv)，则受污染的含控气流可被脱水，W防止在后 续的冷却步骤中生成水合物。由于所属技术领域的技术人员熟悉气流脱水（例如使用干燥 剂吸附），所W在运里不再进一步论述。优选地，将甲醇注入到受污染的含控气流中W防止 生成水合物。
[0025] 在步骤化）中，在第一换热器中对受污染的含控气流进行冷却，从而获得已冷却 的受污染的含控气流。换热器没有特别限制，但是优选的是间接式换热器。优选地，在步骤 化）中没有形成固体；因而，已冷却的受污染的含控气流优选地没有固体。典型地，已冷却 的受污染的含控气流是一种可能包含一些液态甲醇的气流，如果之前已注入甲醇的话。
[0026] 优选地，在步骤化）中获得的已冷却的受污染的含控气流的溫度至多-40。优选 地至多-50°C，更优选地至多-60°C。
[0027] 在步骤（C)中，在膨胀器中对已冷却的受污染的含控气流进行冷却，从而获得部 分液化的流。如果期望的话，并且如果在上游已经注入甲醇来避免生成水合物，则使得已冷 却的受污染的含控气流在膨胀器进行冷却之前可经历甲醇分离步骤。
[0028] 在步骤（d)中，在分离器中对部分液化的流进行分离，从而获得了气态流和液态 流。
[0029] 在步骤（e)中，使在步骤（d)中获得的液态流膨胀，从而获得了多相流，所述多相 流至少包含蒸汽相、液相和固相。典型地，所述多相流包含至少20mol%的蒸汽。
[0030] 虽然根据本发明在步骤（e)中使用的膨胀器没有特别受到限制（并且可包括JT 阀、孔口、普通的膨胀器等），但是优选的是，在膨胀器中将洽（enthalpy)从已冷却的受污 染的含控气流中抽出。在膨胀的同时抽出洽的适当膨胀器是一种满轮膨胀机。优选地，供给 到膨胀器的已冷却的受污染的含控气流的压力从40bara到20化ara，更加优选地从eObara 到l(K)bara。从膨胀器移除的多相流典型地具有的压力为从化ara到lObara，优选地低于 化ara，更优选地低于3bara。
[0031] 优选地，在步骤（e)中获得的多相流具有的溫度为至多-100°C(即不比-100°C 暖），优选为至多-120°C，更优选为至多-140°C，最优选为至多-150°C。 阳0巧在步骤讯中，在分离器中对多相流进行分离，从而获得了气态流和泥浆流。优选 的是，在步骤（f)中获得泥浆流在步骤（g)中进行分离之前被加压，W使得在步骤（g)中在 固/液分离器中蒸汽生成最小化。同样，对在步骤（f)中获得的泥浆流进行加压防止在储 罐（如果有的话）中生成固体，步骤（g)中获得的液态控流储存在所述储罐中。优选地，泥 浆流被累到至少化ara。
[0033] 在步骤（g)中，在固/液分离器中对泥浆流进行分离，从而获得了液态控流和浓缩 的泥浆流。
[0034] 典型地，浓缩的泥浆流是富有污染物的。浓缩的泥浆流可包括多于一种的污染物。 浓缩的泥浆流通常包含至少20mol%的一种或多种污染物和至少80mol%的甲烧。如果在 浓缩的泥浆流中的所述一种或多种污染物（之一）是C〇2,则浓缩的泥浆流优选地至少包括 25mol%的C〇2。优选地，将浓缩的泥浆流加热而融化和/或蒸发所述一种或多种污染物。优 选地，浓缩的泥浆流被融化（优选地在加热容器中），W获得液态污染物流（典型地包含至 少80mol%CJ和气态污染物流（典型地包含至少80mol%CO2/N2,如果污染物包括C〇2的 话）。由于气态污染物流可能仍旧包括一些控，其可能被再循环来用作燃料流（或燃料流的 一部分）。
[0035] 在步骤化）中，使在步骤（d)中获得的气态流流过第一换热器，从而获得了已加热 的气态流。已加热的气态流典型地至少包括80mol%的甲烧和至多20mol%地成。
[0036] 在步骤（i)中，使在步骤化）中获得的已加热的气态流压缩，从而获得已压缩的气 流。在步骤（j)中，在步骤（i)中获得的已压缩的气流与在步骤（a)中提供的受污染的含 控气流相组合。
[0037] 典型地，在与在步骤（a)中提供的受污染的含控气流相组合之前，将在步骤（i)中 获得的已加热的气态流压缩到等于在步骤（a)中提供的受污染的含控气流的压力。将（贫 乏的）已加热的气态流与受污染的含控气流相组合的优点在于：进料中的污染物程度得到 降低，从而允许更深的预冷却。将在步骤（i)中获得的已压缩气流进行组合的另一个优点 在于：不需要格栅（grid)来排出该流；因此本方法可W在远距离处实施。
[0038] 再者，在步骤（a)中提供的受污染的含控气流已经典型地在步骤化）中进行冷却 W及步骤（j)中相组合之前被压缩。
[0039] 根据本发明的方法的一个优选实施例，该方法还包括：通过第二换热器对在步骤 (i)中获得的已压缩的气流的一部分（优选地至少60vol. % )进行冷却，从而获得已冷却 的压缩气流；使已冷却的压缩气流膨胀，从而获得已膨胀的气流；W及将已膨胀的气流与 在步骤（d)中获得的气态流相组合。
[0040] 进一步，优选的的是，本方法还包括：使在步骤（f)中获得的气态流流过第二换热 器，从而获得已加热的第二气态流；将已加热的第二气态流压缩，从而获得第二压缩气流； 将第二压缩气流与在步骤化）中获得的已加热气态流相组合。
[0041] 典型地，将在步骤（g)中获得的液态控流存储在储罐中，并且从将来自所述储罐 中的汽化气流与在步骤（f)中获得的气态流相组合。可替代地，汽化的气流可被分别加热 和压缩并且发送到燃料系统。
[0042] 在另一个方面，本发明提供了一种根据本发明方法的步骤（g)中获得的一种液态 控流，该液态控流至少包括80mol%的甲烧和至少25化pm-mol的C〇2。优选的是全部C〇2得 到溶解（dissolved);因此，液态控流优选地不包含固态C〇2。另外，液态控流优选地包括所 溶解的C〇2高达存储条件下的饱和度；在至多-100°C的溫度（优选