[发明专利]在天然气的处理和提纯期间用于过程监视的集成分析器

说明书

一种用于分析天然气的气体色谱方法以及使用所述气体色谱方法分析天然气的天然气提纯系统。所述方法包含将所述天然气输送通过冷冻器，将所述天然气从所述冷冻器输送到至少两个气体提纯隔膜，以及操作具有至少一个上游气体色谱仪和至少两个下游气体色谱仪的气体色谱系统。所述至少一个上游气体色谱仪、第一下游气体色谱仪以及第二下游气体色谱仪全部同时操作且利用同一加热炉来加热天然气的样本。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月20日提交的标题为《在天然气的处理和提纯期间用于过程监视的集成分析器(Integrated Analyzer For Process Monitoring During ProcessingAnd Upgrading of Natural Gas)》的第14/548,432号(代理案号SA 6004 PA)美国专利申请的优先权权益，所述申请的内容特此以全文引用的方式并入。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及天然气的处理，且更具体来说涉及在天然气提纯操作期间对天然气组份的实时监视。

背景技术

对天然气的需求至少部分地由于其可用于产生能量以及其适用于石油化工行业中的额外应用而持续增加。最近在例如沙特阿拉伯等地方发现的许多新的天然气田含有高含量的酸性气体(硫化氢和二氧化碳)和氮气。天然气中高含量的酸性气体和氮气由于低BTU值而限制了其作为能量源的使用，因为所生产天然气的质量和市场价值取决于其组份。高含量的氮气、硫化氢和/或二氧化碳的存在是天然气在产生能量和/或石油化工行业中的应用中不适用的主要原因之一。无用的天然气的富余产生了通过选择性移除例如氮气、水分和酸性气体等成分而使无用天然气变为有用的新机会。这些成分的选择性移除已经通过低温技术、隔膜的使用或者变压吸附(PSA)技术而实现。在一些情况下，已经应用两种或三种技术的组合来实现所需结果。不需要的成分从大量气体的选择性移除过程通过对过程的可靠且连续监视而得到辅助。此监视可以通过使用例如气体色谱法等技术或者其它基于光谱或激光的技术来实现。在新的或改进过程的开发期间，重要的是通过基于连续的基础精确地确定传入和传出气态产品的组份而知道提纯模块的性能。

传统的气体色谱法技术当串联使用时具有超过±3％的准确度极限；意味着如果在单个应用上使用两个不同的气体色谱仪，那么在同一气体样本的结果之间预期至少±3％变化。提纯天然气的目的涉及低温、基于隔膜或类似的技术的使用，在此情况下，处理结果取决于气体流中的温度、压力、流量以及水分的存在。过程提纯配置中的任何改变会导致经处理气体的组份的1％到2％改善。对经处理气体的组份中的此微小改变的监视在做出最适当隔膜的选择或者修改现有隔膜或类似提纯技术中是重要的。

气体色谱法和其它分析器技术从气体提纯过程的早期阶段就已在使用中，但多个气体色谱仪的常规使用缺乏准确性。因此当前系统不能在正处理时区分天然气的组份中的微小改变。因此，一直需要在处理期间确定天然气的实时组份中的微小改变的改进的方法。

发明内容

参见图1，本公开的实施例是针对使用集成气体色谱系统监视天然气的连续提纯的过程。本公开的方法和系统具有工业适用性，尤其在石油、天然气和电力行业中，原因在于从新的天然气田获得的无用天然气的富余。有机会通过选择性移除例如氮气、水分和酸性气体等成分而使来自新天然气田的无用天然气变为有用。