[发明专利]包括膜单元和蒸馏的用于处理粗天然气的方法和设备

说明书

用于处理天然气进料流的技术包括：接收天然气进料流，所述天然气进料流包含一种或多种酸性气体、一种或多种烃流体和一种或多种非烃流体；将该天然气进料流循环至膜组件；用该膜组件将所述一种或多种酸性气体的至少一部分分离成渗透流，并将所述一种或多种烃流体的至少一部分分离成拒绝流；将所述渗透流循环至蒸馏单元；以及在该蒸馏单元中，将所述一种或多种酸性气体与所述一种或多种非烃流体分离。

优先权要求

本申请要求于2017年6月9日提交的美国临时专利申请号62/521,654和于2018年6月13日提交的美国实用新型专利申请号16/007,585的优先权，将它们的整个内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开内容涉及用于处理粗天然气，并且更具体地处理粗天然气以例如分离酸性气体、氦或它们二者的系统和方法。

背景

天然气生产可能经常包含酸气体或酸性气体，其可能难以利用现有技术如胺脱硫单元处理。例如，对于包含特别高酸性气体含量的粗天然气进料而言，胺可以快速降解并产生热稳定的盐。这样的盐具有腐蚀性而且还会引起起泡。此外，包含这样高的酸性气体含量的粗天然气进料会需要更多的能量以进行溶剂循环和再生(例如，再沸腾)。

概述

在一个一般实施方式中，一种处理天然气进料流的方法包括：接收天然气进料流，所述天然气进料流包含一种或多种酸性气体、一种或多种烃流体和一种或多种非烃流体；将所述天然气进料流循环至膜组件；利用所述膜组件将所述一种或多种酸性气体的至少一部分分离成渗透流并且将所述一种或多种烃流体的至少一部分分离成拒绝流(rejectstream)；将所述渗透流循环至蒸馏单元；和在所述蒸馏单元将所述一种或多种酸性气体与所述一种或多种非烃流体分离。

与所述一般实施方式可结合的一个方面还包括：将所述渗透流循环通过压缩机，所述压缩机在膜组件和蒸馏单元之间流体定位；和将拒绝流循环至胺单元。

与前述方面中的任一个可结合的另一个方面还包括：在所述胺单元中将所述拒绝流中的一种或多种烃流体与所述一种或多种酸性气体的另一部分分离；和将所述一种或多种烃流体循环至销售气体管道，并且将所述一种或多种酸性气体的另一部分循环至硫回收单元(SRU)。

在与前述方面中的任一个可结合的另一个方面中，膜组件包括酸性气体选择性膜，所述酸性气体选择性膜包括聚酰亚胺(PI)膜、醋酸纤维素(CA)膜或非晶全氟聚合物膜中的至少一种。

在与前述方面中的任一个可结合的另一个方面中，蒸馏单元包括输出所述一种或多种酸性气体的所述部分的塔底输出部和输出所述一种或多种非烃流体的塔顶输出部。

与前述方面中的任一个可结合的另一个方面还包括：将所述一种或多种非烃流体循环至发电单元，并且将所述一种或多种酸性气体的所述部分循环至SRU；和将所述一种或多种非烃流体循环至第二膜组件，所述第二膜组件在所述塔顶输出部和所述胺单元之间流体连接。

在与前述方面中的任一个可结合的另一个方面中，第二膜组件包括另一个酸性气体选择性膜，所述另一个酸性气体选择性膜包括PI膜、CA膜或非晶全氟聚合物膜中的至少一种。

与前述方面中的任一个可结合的另一个方面还包括：利用所述第二膜组件分离在所述一种或多种非烃流体中夹带的所述一种或多种酸性气体的另一部分；将所述一种或多种酸性气体的经分离的部分循环至所述SRU，并且将所述一种或多种非烃流体循环至所述胺单元或所述发电单元中的至少一个；和将经分离的一种或多种非烃流体循环至第三膜组件。

在与前述方面中的任一个可结合的另一个方面中，所述第三膜组件包括氦选择性膜，所述氦选择性膜包括PI氦选择性膜。

与前述方面中的任一个可结合的另一个方面还包括：利用所述第三膜组件从所述一种或多种非烃流体中分离氦流体；和将经分离的氦流体回收到氦回收单元中，所述氦回收单元与所述第三膜组件流体连接。