[发明专利]一种从LNG中提取乙烷和重烃的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2004年8月27日递交的美国临时申请60/605,182的权益。

发明背景

天然气是一种清洁燃烧的烃燃料，其与重烃如汽油、柴油、燃油和煤的燃烧相比，完全燃烧时产生较少的“温室气体”。因此，天然气被看作“环境友好”燃料。近年来，对天然气的需求已经超过了其来源的供应，所述来源可用于直接连接和递送入遍及世界的气体管道输送和分配系统，特别地是在美国和欧洲如此。因此，天然气供应商，管道输送商，经销商和动力设施转向液化天然气(LNG)作为传统天然气供应的补充。环天平洋地区对LNG的需求也在以显著的速度增加，对LNG需求的加速尤以韩国、日本、中国和印度较为突出。

LNG正成为一种用于交通和车辆燃料市场的有吸引力的替换性燃料。新技术和政府支持项目已使LNG成为相对于更多传统燃料形式的可行性替换选择。LNG和CNG预期可取代汽油和柴油，在接下来的十年占有更大的市场份额。

LNG主要的是液化甲烷，并含有不同量乙烷、丙烷和丁烷，以及微量戊烷和重烃组分。当在或接近大气压力下储藏或运输时，LNG是非常冷的液体，其温度范围依其组成而处于-245°F～-265°F之间。

当LNG进入商业市场时必须满足某些商业质量规格。例如，天然气管道和动力设施公司在他们的商业合同中规定，递送到其设施中的天然气必须遵守热值，或在某些情况下遵守沃伯(Wobbie)指数质量规格以及烃露点参数。当LNG被分配和用作动力汽车，快速车辆，私人车辆或其他设备的燃料时，它必须遵守某些质量规格以确保燃料在消费者发动机中获得清洁，全部和完全燃烧的特性。在燃料市场上，LNG也可作为制造压缩天然气(CNG)的天然气源使用，在此种情况下，CNG质量规格将适用于LNG。

取决于制造LNG中所用天然气的组成，某些LNG源比其他LNG源含有更多的乙烷和重烃。取决于LNG中所含乙烷和重烃的质量，可能须对LNG进行处理和调节，以减少乙烷和重烃的含量，使其满足其应用所需的特定商业质量规格。

有时，乙烷、丙烷、丁烷和重烃液体产物的价格反映出溢价(premium)，即超过其留在LNG中以占主要的天然气价格出售时获得的价格。因此，从LNG中提取这些产物能提高LNG源实现的总收入，具有商业吸引力。

许多年来，乙烷和重烃一直是从天然气井产生的粗天然气中提取和回收，和与原油制造结合而产生。各种设计和构造的气体处理设施，包括涡轮膨胀机、机械制冷、贫油吸收、使用干燥剂吸附和其组合应用已被用于此目的。从LNG中回收乙烷和重烃(NGL)的最常见现有技术基于如下概念，将LNG泵至高压，蒸发LNG，并用最广泛使用的常规低温涡轮膨胀机和/或低温J-T膨胀过程以常规气体处理技术处理所得气体。此实践没有抓住并充分使用可从LNG得到低温条件的益处。

在美国专利Nos.5114451、5588308和6604380中公开了其他三种从LNG中回收NGL的已知方法，其使用了LNG的有益低温条件和性能。

专利5114451公开了从LNG中回收NGL的方法，其中通过暖气流的热交换将LNG进料暖热，所述暖气流是来自分馏单元(一般指脱甲烷塔)的、被再压缩的塔顶再循环流。NGL产物作为液体产物从脱甲烷塔底部回收。但是，输出的气体(来自脱甲烷塔的塔顶蒸汽)必须在递送到管道系统之前加热并压缩。压缩和加热增加了此方法的资本费用和燃料消耗。

专利5588308公开了通过冷却和部分冷凝净化天然气进料而回收NGL的方法，其中一部分必需的进料冷却和冷凝任务在甲烷汽提后、通过冷凝的进料液体的膨胀和蒸发而提供，由此产生气体形式的NGL产物。在市场上，NGL作为液体产物出售和输送。要制造液体NGL需要另外的冷却和压缩，这增加了制造最终NGL产物的资本费用和的消耗。