重烃去除方法.pdf

本发明公开一种用于从天然气流中去除重烃的方法，其包括使所述天然气流穿过TSA吸附单元以吸附重烃，通过加热以形成含有污染物的气相来再生TSA吸附剂，使所污染的气相冷却以分离水和重烃液体，从而形成第三气相，以及将所述第三气相导向PSA单元以从所述第三气相吸附重烃。可将来自所述PSA单元的产品送到管线或者将其再循环到所述TSA单元以进行进一步烃去除和回收。

1.  一种用于从天然气流中去除重烃的方法，其包括：
将含有水和C₅₊烃的天然气流导向变热吸附(TSA)单元的吸附床，以便从所述天然气进料流中吸附至少一部分水和C₅₊烃，从而产生与所述进料流相比具有减小的水和C₅₊烃水平的第一产物气流；通过加热去除吸附的水和C₅₊烃并且形成与所述进料流相比具有更高的水和C₅₊烃浓度的第二气流来再生所述吸附床；
冷却所述第二气流以形成液体水和液体C₅₊烃并且从所述第二气流中分离所述液体以形成第三气流；
将所述第三气流导向变压吸附(PSA)单元的吸附床以便从所述第三气流中吸附C₅₊烃并且得到与所述第三气流相比具有更低的C₅₊烃浓度的高压第二产物气流；
通过降低压力并形成含有C₅₊烃的低压污染物气流来再生所述PSA单元中的所述吸附床。

2.  如权利要求1所述的方法，其中将来自所述PSA单元的所述低压污染物气流用作用于加热所述TSA单元的所述吸附床的燃料。

3.  如权利要求1所述的方法，其中将所述高压第二产物气流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。

4.  如权利要求1所述的方法，其中冷却所述低压污染物流以从所述低压污染物气流冷凝C₅₊烃液体，从而从所述低压污染物气流中分离并回收所述液体，以形成轻烃气流。

5.  如权利要求4所述的方法，其中所述轻烃气流用作加热和再生所述TSA单元的所述吸附床的燃料。

6.  如权利要求4所述的方法，其中在所述冷却之前加压所述低压污染物气 流。

7.  如权利要求4所述的方法，其中将所述高压产物流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。

8.  如权利要求4所述的方法，其中在冷却所述第二气流之前将所述轻烃气流的一部分与所述第二气流组合。

9.  如权利要求8所述的方法，其中将所述第三气流的一部分用作加热和再生所述TSA单元的所述吸附床的燃料。

10.  如权利要求8所述的方法，其中将所述高压第二产物流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。

11.  如权利要求9所述的方法，其中将所述高压第二产物气流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。

12.  如权利要求1所述的方法，其包括从所述PSA单元形成与所述高压第二产物流的流动并流的中间压力气流，将所述中间压力流再循环到所述TSA单元的所述吸附床中。

13.  如权利要求12所述的方法，其中将所述中间压力气流与所述高压第二产物气流混合以形成可再循环的混合物并且将所述混合物导向所述TSA单元的所述吸附床中。

14.  如权利要求1所述的方法，其中加热所述天然气进料流的一部分并且将其导向所述TSA的所述吸附床，以再生所述吸附床。

15.  如权利要求1所述的方法，其中所述TSA单元和所述PSA单元的所述吸附床选自二氧化硅、硅胶、氧化铝、二氧化硅-氧化铝以及沸石吸附剂。

16.  如权利要求1所述的方法，其中将所述第一产物气流、所述高压第二产物气流或者两种所述气流送到天然气管线中。

17.  如权利要求4所述的方法，其中冷却所述轻烃气流以从所述轻烃气流中 分离和回收液体C5+烃流。

18.  如权利要求1所述的方法，其包括从所述PSA单元形成与所述高压第二产物流的流动并流的中间压力气流。

19.  如权利要求1所述的方法，其中所述PSA在至少65℃的温度和至少500psia的压力下进行吸附。

20.  如权利要求19所述的方法，其中所述PSA在至少150℃的温度和至少800psia的压力下进行吸附。

21.  一种从含有甲烷和重烃的气流中去除重烃的方法，其包括：
将所述气流导向变压吸附(PSA)单元的吸附床中以便从所述气流中吸附C₅₊烃并且得到与所述气流相比具有更高的甲烷浓度和更低的C₅₊烃浓度的产物气流；所述PSA单元在至少65℃的温度和至少500psia的压力下进行吸附；
通过降低压力并形成含有C₅₊烃的低压污染气流来再生所述PSA单元中的所述吸附床。

22.  如权利要求21所述的方法，其中所述PSA单元在至少125℃的温度和至少500psia的压力下进行吸附。

重烃去除方法
发明领域
本发明涉及一种用于从天然气流中去除水和烃的方法。
发明背景
术语“天然气”用于指从具有广泛不同组成的地下积累物中产生的气体。天然气的主要组分为甲烷。除甲烷之外，天然气通常包括其它烃、氮气、二氧化碳、(有时)小比例的硫化氢以及(常常)水。烃组分包括乙烷(C₂)、丙烷(C₃)、丁烷(C₄)、戊烷(C₅)、己烷(C₆)、庚烷(C₇)等。具有5个或更多个碳原子的烃通常称为C₅₊。天然气流除甲烷之外的组分在本说明书和权利要求书中将称为污染物。本发明具体来说涉及通过吸附与冷凝的组合来去除污染物。
较轻组分(C₁达至并包括C₄)在大气温度和大气压力下为气相。较重组分(C₅₊)在从地下生产过程中的高温下为气相并且在气体混合物冷却时为液相。含有此类较重组分的天然气称为“湿气”，其与不含或仅含有小比例液体烃的干气不同。
从天然气流中去除污染物(特别是水和烃)对于防止可在其运输过程中发生的问题来说是重要的。在未处理的天然气通过管线系统运输的情况下，在管线系统中不可避免的压力损失由于水和/或烃冷凝而引起液体形成。这些液体段塞可引起一些问题，如管线和分配系统堵塞。此外，液体水可加速腐蚀。
用于指示任何气体可能的液体含量的适用参数为根据露点。露点通常被定义为气体必须被冷却(组成不变)以便它关于水蒸气变饱和(即实现与液体的平衡)的温度。对于混合物如天然气，使用临界凝结压力(存在蒸气-液体平衡的最高压力)或者临界凝结温度(存在蒸气-液体平衡的最高温度)代替露点。
为了防止在天然气流中形成液体，应去除污染物，特别是水和(如果适用)烃，以便降低天然气流的临界凝结温度。在除甲烷之外天然气具有较低含量烃 的情况下，或者在允许烃液体形成的情况下，仅需要去除水。然而，通常需要从天然气中去除水与烃(更难以去除)，以尤其实现某一所需的临界凝结温度。
例如，一种用于从天然气流中去除水和烃的已知方法描述于以下文章：T.Schulz、J.Rajani、D.Brands的“Solving storage problems”,Hydrocarbon Engineering 2001年6月,第55-60页。在所述已知方法中，将天然气流与吸附床接触以便去除水和烃污染物。在接触气流一段时间之后，需要再生吸附床，这个时间还取决于离开吸附床的纯化气流的所需质量，因为不同类型的污染物有优先吸附。
通过固体吸附剂从气体混合物中吸附组分为放热过程，其被称为变温吸附(TSA)。此过程通常通过向吸附剂和被吸附物相施加热量来逆转。如果施加足够的热量，则吸附的组分将离开吸附剂内表面和孔隙。为了完成再生，将吸附剂再次冷却至其初始温度。吸附过程的这种逆转被称为再生。
因此，在所述已知方法中提供总计三个吸附床，其中之一处于吸附模式，其中之一通过使未处理天然气流的滑流在高温下穿过所述床以使得吸附的污染物从所述床上去除来再生，并且其中之一在床再生之后通过滑流来冷却。滑流首先穿过待冷却的床，然后加热并且穿过待再生的床。滑流吸收从再生模式中的吸附床中去除的污染物。然后污染的滑流穿过空气和水冷却器，以使得在水的温度(大于水合物形成温度)下冷凝的污染物可在分离器中作为液体分离出。在吸附模式的吸附床上游，将闪蒸气体再循环至待处理的天然气。不幸的是，水冷却器和分离器不是很有效率。因此，在再循环流中显著水平的C₅₊烃污染物可积聚到吸附床上，从而减小吸附效率。另外，用制冷剂进行冷却也是有问题的，在冷却器和分离罐中可形成固体水合物。
使用吸附床从天然气流中去除水和/或烃的一个问题在于，不是一直有可能实现来自吸附模式的床的所得纯化气流的足够低的临界凝结温度。因此，需要一种能从天然气中去除污染物(通常为水与烃)以实现某一所需临界凝结温度的方法。
根据2007年11月22日公布的美国公布号2007/0267328，提供一种用于从 天然气流中去除污染物的方法。所述方法包括以下步骤：(a)在高温下使天然气流的一部分作为第一气流与再生模式下的第一吸附床接触以去除存在于第一吸附床上的污染物并获得与第一气流相比富含污染物的第二气流；(b)向气体/液体分离步骤递送所述第二气流，所述步骤包括将第二气流冷却至一个温度以使得至少一些污染物开始冷凝成富含污染物的第一液相以及从第二气流中分离第一液相以产生第三气流；其中所述气体/液体分离步骤形成第一气体/液体分离步骤并且其中所述方法进一步包括(c)向第二气体/液体分离步骤递送所述第三气流以获得富含污染物的第二液相和贫气流。
在根据美国公布号2007/0267328的方法的特别有利的实施方案中，步骤(c)中的所述第二气体/液体分离借助于加速惯性分离器来实现。这种分离器产生以加速流动的流体流并且引起所述流体流冷却至一个温度，在所述温度下水和烃将冷凝成第二液体水/烃相。加速惯性分离器有利地为超音速惯性分离器并且流体流以超音速流动。进一步来说，可适合地将旋涡运动诱导为流体流以超音速流动，从而引起污染物(特别是水和烃)流向流内收集区的径向向外部分。然而，在离开加速惯性分离器之后，必须将气流压缩至吸附压力。压缩步骤减小了所述方法的能量效率。
发明概述
本发明提供了一种用于从天然气流中去除水和烃，并且具有比现有技术方法提高的方法效率的方法。用于从天然气流中去除水和重烃污染物的方法包括如现有技术中的变温吸附法，其中天然气流被导向吸附床以从天然气流中去除污染物。吸附床通过加热进行再生，其中污染物从吸附剂中释放并且传送至气体/液体分离步骤，所述步骤涉及冷却污染物气流，以冷凝成富含污染物的液相。代替使由气体/液体分离得到的气相再循环至吸附床，使气相传送至变压吸附过程中，其中在床中吸附包括重烃的污染物并形成干净的天然气流。在通过减压使变压吸附床再生时，将低压污染物流用作燃料来为变热吸附床的再生模式提供热量。本发明还涉及所述方法的改变形式，其中来自变压吸附过程的产物和污染物流可再循环或处理以用于进一步分离。
除了去除水之外，根据本发明的方法和系统允许从进料气流中去除烃，引 起与进料气流相比更低的临界凝结温度。在根据本发明的方法中，可控制从进料气流中去除水和烃的程度，从而产生具有所需临界凝结温度的产物气流，甚至在以下情况下：其中进料气流的组成使得使用其它技术(如仅使用吸附的方法)不能实现临界凝结温度降低到足够低水平。
本发明的方法缓解现有技术中发现的问题，其中来自气体-液体分离器的气体被再循环至变热吸附单元并且其中连续再循环由于气体-液体分离单元的固有低效率而导致重烃在吸附过程中累积。使用变压吸附单元从离开变热吸附单元的污染物流中有效地去除重烃污染物。来自变压吸附单元的任何再循环气体具有比来自冷凝器或气体/液体分离器的气体显著更低的重烃含量。此外，从PSA单元进入变热吸附单元以用于进一步吸附污染物的任何再循环气体为来自变压吸附的较高压力下的产物气体并且因此提高美国公布号2007/0267328的效率，其中来自气体-液体分离器的气相由于压力下降而加速并且随后必须压缩以满足变热吸附单元的进料压力。
附图简述
图1为用于从天然气流中去除水和烃的本发明的方法的示意图，其示出了变温吸附、气体/液体分离以及变压吸附的组合。
图2为用于从天然气流中去除水和烃的本发明的方法的示意图，其示出了变热吸附、气体/液体分离和变压吸附的组合，其中来自PSA单元的污染物流被用作使TSA单元再生的燃料并且来自PSA单元的产物被再循环至TSA单元以进一步减少污染物。
图3为用于从天然气流中去除水和烃的本发明的替代方法的示意图，其示出了变热吸附、气体/液体分离和变压吸附的组合，其中来自PSA单元的污染物流在用作用于再生TSA单元的燃料之前被导向气体/液体分离器。
图4为用于从天然气流中去除水和烃的另一种替代方法的示意图，其示出了TSA、气体/液体分离和PSA单元的组合，其中来自PSA单元的污染物流经受进一步气体/液体分离。
图5为用于从天然气流中去除水和烃的本发明的方法的另一种变化形式的示意图，其示出了TSA、气体/液体分离和PSA单元的组合，其中形成来自PSA单元的中压流。
发明详述
待处理的天然气流的组成可发生改变。通常，天然气流包含浓度范围为0.01mol％至4mol％，优选0.05mol％至2mol％的水。C₂、C₃和C₄烃在进料气流中的浓度范围通常为0.4mol％至4mol％，特别是1.0mol％至3mol％。C₅₊烃在进料气流中的浓度范围通常为以进料气流计0.05mol％至5mol％，特别是0.1mol％至3mol％。
适当地，处理的气流具有比天然气进料流更低的临界凝结温度，优选低至少10℃，更优选低至少15℃，最优选低至少20℃。绝对而言，待发送到管线的处理的气流将具有低于10℃，优选低于6℃，更优选低于0℃，最优选低于-5℃的临界凝结温度。
将如以上所述的并且如图1中作为参考数字10所示的天然气进料流导向变热吸附单元(TSA单元)12。TSA单元12包括交替地通过吸附阶段、再生阶段和冷却阶段进行处理的一个或多个床。在图1中，吸附阶段由参考数字14指示，再生阶段由参考数字16指示，并且冷却阶段由参考数字18指示。进料流10经由线11进入吸附阶段14。吸附阶段18包括可从进料流10中吸附水和重烃(包括C₅₊烃)的颗粒吸附剂。吸附阶段的进口温度范围可为约5℃至100℃，优选约15℃至60℃，并且还例如20℃至30℃可使用200psia至1400psia，优选600psia至1200psia以及另外例如800psia至1000psia的压力。产物流15离开TSA吸附床14，所述产物流15具有比进料流10极大地减小的重烃和水含量。在吸附和随后再生之后，进料流10的一部分也可经由线13用于冷却阶段18中的吸附剂。因此，一旦在阶段14中加热吸附剂并且吸附剂从其中释放污染物，则此时必须冷却所述阶段并且为吸附阶段做好准备。冷却阶段的进口温度范围可为5℃至100℃，优选约15℃至60℃，并且还例如20℃至30℃可使用200psia至1400psia，优选600psia至1200psia以及另外例如800psia至1000psia的压力。再生阶段涉及加热吸附剂以使得吸附剂释放重烃。通过引导穿过冷却单元18的进 料流并且经由线20将进料流从单元18导向锅炉22来实现加热。在锅炉22中，加热进料流并且经由线24将进料流导向再生单元16。再生阶段的进口温度范围可为约200℃至350℃，优选约200℃至300℃，并且还例如270℃至290℃可使用200psia至1400psia，优选600psia至1200psia以及另外例如800psia至1000psia的压力。
适合的吸附剂为具有微观结构的固体。此类吸附剂的内表面优选为100m²/g与2000m²/g之间，更优选在500m²/g与1500m²/g之间。吸附床中的吸附剂内表面性质使得能吸附水和C₅₊烃。适合地，吸附剂的内表面为极性的。适合的吸附剂材料包括基于二氧化硅、硅胶、二氧化铝或二氧化硅-二氧化铝的材料。优选为沸石型吸附剂。
通常，在吸附床中，水比烃更优先吸附。C₅₊烃为具有5个或更多个碳原子的烃，所述烃通常将比较轻烃如C₂、C₃或C₄更优先吸附。通常，水被吸附至一定程度，即所得的浓度范围为0.001mol％至0.5mol％，具体地说为0.01mol％至0.4mol％，更具体地说为0.05mol％至0.2mol％。通常，C₅₊烃被吸附至一定程度，即所得的浓度范围为0.01mol％至1mol％，具体地说为0.05mol％至0.5mol％。
使吸附床16再生导致与进入吸附床14的天然气进料流10的相对污染物含量相比，离开所述床的气流26的相对污染物含量增加。尽管可以这种方式再生吸附床，此时再生气体26具有比原始天然气流10更差的质量。这是一个问题，因为通常需要将再生气流再循环到吸附模式的吸附床中。在现有技术中，这个问题通过在空气和水冷却器中冷却再生气体以便将污染物的一部分冷凝成液相并且通过将液相从再生气体中分离来解决。
因此，在冷凝器28中将气流26冷却至一个温度，以使得至少一些水和一些烃将开始冷凝成液体水/烃相。可调整冷却温度并且所述冷却温度取决于气流26的温度。通常，通过空气和/或水冷却器进行冷却并且冷却温度为典型的空气或水的温度，具体地说为高于水合物温度，如高于0℃至+20℃的范围。冷却器的进口温度范围可为约5℃至60℃，优选约15℃至35℃，并且还例如20℃至35℃。可使用200psia至1400psia，优选600psia至1200psia以及另外例如800 psia至1000psia的压力。在分离器30中发生水和重烃从气相中的冷凝或分离，所述分离器30接收来自冷凝器28的冷却流29。优选地，以存在于气流的气相中的总水和烃污染物计，0.5％与90％之间的水和烃污染物将冷凝，更优选为1.0％与80％之间。
在分离罐或分离器30中从冷却流29分离液体水和重烃(C₅₊)，并经由线32排出。大部分为C₁-C₄烃并且水和C₅₊污染物耗除的气流34离开分离器30。在现有技术系统中，将气流34再循环到吸附床14中以进一步去除保留的重烃。然而，如先前所述的，冷凝器28和分离罐30不太有效率并且因此，显著水平的C₅₊烃污染物可保留在气相34中。流34到吸附床中的连续再循环会使吸附剂超载，从而需要更频繁地再生吸附剂或者需要增大吸附床的尺寸。不管是将床做得更大还是更频繁地再生吸附剂，再生气体的量将增大，结果是增加了有效再循环的量。
根据本发明，进一步处理在分离罐30中通过气体/液体分离获得的气流34，以从其中去除重烃。在处理之后，然后可将气相送至管线或者再循环返回至吸附床，而没有先前使吸附床超负荷的难题。再参照图1，在加热器36中加热从分离罐30中分离的气相34并且经由线38将加热的气相送至PSA单元40。如图1所示，PSA单元40表示其中利用一个或通常多个吸附剂床的PSA系统。与TSA系统相似，PSA系统的每个床以依次增压/吸附和减压/再生循环来运行。PSA过程通常在如Wagner的美国专利号3,430,418所示的多床系统中进行，所述专利描述了一种具有至少四个床的系统。如通常已知的并且本专利所述的，PSA过程一般在每个床中按照包括以下的处理顺序的循环进行：(1)较高压吸附，伴随从床的产物端释放产物流出物；(2)并流减压至中压，伴随从其产物端中释放孔隙空间气体；(3)逆流减压至较低压力；(4)吹扫；以及(5)增压。在并流减压步骤期间释放的孔隙空间气体一般用于压力平衡目的并且以较低解吸压力为床提供吹扫气体。适合地，吸附剂的内表面为极性的。适合的吸附剂材料包括基于二氧化硅、硅胶、二氧化铝或二氧化硅-二氧化铝的材料和沸石型吸附剂。通常，PSA吸附阶段的进口温度范围可为约65℃至200℃，优选约125℃至175℃，并且还例如150℃至160℃。可使用200psia至1400psia，优选500psia至1200psia以及另外例如800psia至1000psia的压力。2psia至100psia，优选5psia 至30psia以及另外例如10psia至20psia的压力可用于吹扫阶段。
再参照图1，产物气体经由线42离开PSA系统40，所述产物气体具有比气流26和气相34显著更低的重烃含量。线42可直接送到管线或者通过冷凝器44进行冷却以进一步分离水或重液体烃，从而产生干净气相46，所述气相46随后可导向管线。通过使吸附床减压来形成来自PSA系统40的低压污染物气相48，这表示所述PSA的再生循环。低压气相48可用作加热锅炉22的燃料以用于再生TSA吸附剂。
图2表示图1所示的替代方法，但TSA过程和气相/液相分离单元对于每种方法均为相同的。将天然气进料流50导向变热吸附单元(TSA单元)52。TSA单元52包括可交替地通过吸附阶段、再生阶段和冷却阶段进行处理的一个或多个床。在图2中，吸附阶段由参数数字54指示，再生阶段由参考数字56指示，并且冷却阶段由参考数字58指示。进料流50经由线51进入吸附阶段54。吸附阶段54包括可从进料流50中吸附水和重烃(包括C₅₊烃)的如以上所公开的颗粒吸附剂。产物流55离开TSA吸附床54，所述产物流55具有比进料流50减小的重烃和水含量。在吸附和随后再生之后，进料流50的一部分也可经由线53用于冷却阶段58中的吸附剂，如以上所述的。再生阶段涉及加热吸附剂以使得吸附剂释放重烃。通过引导穿过冷却单元58并且经由线60从单元58导向锅炉62的进料流来实现加热。在锅炉62中，加热进料流并且经由线64将进料流导向再生单元56。
在再生单元56中，加热的吸附剂释放吸附的水和烃，随后经由线66去除吸附的水和烃。线66具有比进料流50高很多的水和重烃浓度。如关于图1所述的，在冷凝器68中将气流66冷却至一个温度，以使得至少一些水和一些烃将开始冷凝成液体水/烃相。在分离器70中发生水和重烃从气相中的冷凝或分离，所述分离器70接收来自冷凝器68的冷却流69。
在分离罐或分离器70中从气流中分离液体水/烃相并且经由线72排出。耗除污染物的气流74离开分离器70。气流74被导向PSA单元80，所述单元80以与关于图1所述的PSA单元40相同的方式运行。因此，在加热器76中加热含有C₅₊烃形式的重烃的气流74并且经由线78将所述气流导向PSA过程80。 PSA系统80包括吸附床，所述吸附床包括对重烃有选择性的吸附剂。高压产物流82经由PSA过程80的吸附床离开PSA过程80，所述产物流82具有比过程流66、74和78显著更少的重烃。因此，可在冷却器84中冷却产物82并经由线86将其送走供再循环到TSA过程的吸附床54中。由于流86因PSA单元80中的吸附而具有减小的重烃含量，到TSA吸附单元中的再循环不会如在现有技术中那样使所述单元超负荷。与图1一样，来自PSA单元80的低压污染物相88可用作锅炉62的燃料。
图3描绘了属于本发明范围内的另一种替代方法。如在图1和图2中，图3的方法涉及用TSA和气体/液体分离的组合方法处理天然气进料流。如在图1和图2中，通过TSA过程100处理天然气进料流90以得到干净产物气体101和水/C₅₊烃浓缩流102。冷凝器99和气体/液体分离器103处理流102，以得到产物气相104，所述产物气相104仍含有在再生期间从TSA单元100中解吸的污染物重烃。还从分离器103中去除液体水/重烃流107。如图1和图2所示的方法中，在加热器105中加热产物气相104并且经由线106运送到PSA单元108。离开PSA单元108的产物气体110的重烃大大减少，这些重烃被吸附在PSA单元中。吸附剂如先前所公开的并且对水和C5+烃比对较轻烃(即C₁-C₄)具有更大的选择性。因此，产物气体110可经由线112和113直接再循环到TSA吸附单元，而不会使TSA单元100中的吸附剂超负荷。低压污染物气相经由线114从PSA单元108离开并且富含水和重烃。在此实施方案中，在压缩器116中加压低压污染物气流并且经由线117将其导向冷凝器118并且经由线119将其导向分离器120，其中在分离器120中进一步从气相组分C₁-C₄烃分离水和重烃并且使其作为液流122离开分离器120。气相经由线124离开分离器120并且在TSA单元100的锅炉130中用作燃料。因此，分别通过线107和122从分离器103和120中去除液体C₅₊烃并且可将其回收以实现化工价值。
图4表示本发明的方法的另一个替代方案。天然气进料流130穿过TSA单元132，以从进料流中去除大部分水和重烃并且产生可送至管线的产物气体134。TSA单元132包括可交替地通过吸附阶段、再生阶段和冷却阶段进行处理的一个或多个床。在图4中，吸附阶段由平行运行的两个床133和135指示，再生阶段由参考数字136指示，并且冷却阶段由参考数字138指示。进料流130经 由线131、139和141同时地或者交错地进入吸附阶段133和135。吸附阶段133和135包括可从进料流130中吸附水和重烃(包括C₅₊烃)的颗粒吸附剂。吸附阶段的进口温度和压力如图1的讨论所列出的。产物流134离开TSA吸附床133和135，所述产物流134具有比进料流130极大地减小的重烃和水含量。在吸附和随后再生之后，进料流130的一部分也可经由线137用于冷却阶段138中的吸附剂。因此，一旦在阶段133和135中加热吸附剂并且吸附剂从其中释放污染物，则此时所述阶段必须冷却并且为如先前所述的吸附阶段做好准备。再生阶段涉及加热吸附剂以使得吸附剂释放重烃。通过引导穿过冷却单元138的进料流并且经由线140将进料流从单元138导向锅炉142来实现加热。在锅炉142中，加热进料流并且经由线144将进料流导向再生单元136。
通过再生吸附床136形成来自TSA单元132的污染物流146并且经由线147将所述污染物流146导向冷凝器148，并且然后经由线149将其导向分离器单元150。分离器150提供气体/液体分离，其中经由线151去除水和C₅₊烃的液体污染物，并且分离气相152并根据本发明进一步处理以便去除另外的重烃污染物。再次，在加热器154中加热气相152并经由线156将其导向PSA单元158。具有比流156减小的水和C₅₊烃水平的产物经由线160离开PSA单元158并且被导向管线。任选地，线160(未示出)可再循环到TSA单元132的吸附床中。在压缩器164中加压来自PSA单元的低压污染物流162，经由线165将其导向冷凝器166并且经由线167将其导向分离器168，其中经由线170进一步去除重液体。在图4所示的方法中，在压缩器172中加压离开分离器168的气相171并且经由线174将其导向冷凝器176并经由线177将其导向分离器178，以分离成经由线180的C₅₊液相和与污染物气相146混合的气相182，在再生TSA单元132中的吸附剂之后，所述气相146离开TSA单元132。合并流146和182形成在分离单元150中冷却和分离的流147。来自PSA单元158的中压产物气相159用作燃料流157。气相159的一部分可经由线161导向气相171。在此实施方案中，通过线151、170和180从初始进料流130中回收重烃。
在图5所示的最终替代实施方案中，将需要处理来去除水和重烃的天然气流90送至TSA单元100和分离器单元103，如图3所示和先前所讨论的。离开分离器单元103的是包含可回收用于化工价值的水和重烃的液体污染物流190 以及仍含有少量重烃C₅₊的气相192。如在先前的实施方案中，在加热器193中加热气相192并且经由线194送至PSA单元196。在PSA单元196中，在PSA单元196的吸附床中吸附流194所含有的重烃，以得到具有比流194减小的C₅₊烃含量的高压产物气流198。在此实施方案中，将高压产物气流198再循环到TSA单元100的吸附阶段。这经由线200和201示出。还从PSA单元196的产物端并流获得中压产物流172。此中压产物流202也具有比流194减小的C₅₊含量，并且在压缩器204中加压并经由线206导向以供用线200再循环至TSA单元100的吸附阶段。从PSA单元去除和再循环中压流提高了PSA单元的效率并且示出在2003年8月26日颁布的共同转让的美国专利号6,610,124中。在压缩器210中加压离开PSA单元196的低压高污染流208并且然后经由线212将其送到冷凝器214中以在分离器216中分离成气相和液相。含有重烃的液相经由线218去除并且经由200的气相可用于在TSA单元100中加热锅炉。
实施例1(现有技术)
此实施例示出了具有12,000kg/床的4床TSA工艺的烃回收系统的性能。所述系统包括现有技术TSA单元和分离器。所述系统与图1中的相同，其中吸附阶段14为每床具有12,000kg吸附剂的两个床。代替将气相34从分离器30送至PSA单元，将气相34再循环至装料处11。此系统产生具有充分缺乏-2℃典型管线规格的32℃临界凝结温度的产物流15。流在表1中定义并且与图1有关，如以上所修改的。
表1