1.本发明涉及一种适用于海上天然气的处理工艺，尤其涉及一种适用于高酸气含量的海上天然气处理方法。
背景技术：2.相比于陆上天然气，海上天然气的开采加工处理难度大幅增加。目前针对海上天然气的处理工艺主要是基于传统的工艺进行优化，使该工艺更加适用于恶劣的海上工况条件。但传统的天然气净化工艺采用胺液进行天然气中杂质脱除，即使对工艺进行优化，船体的晃动依然会对天然气的脱除效果产生明显影响；对于传统的混合制冷剂液化循环工艺，船体的晃动也会引起液化效率的明显降低；而且目前的海上天然气处理工艺研究，多数采用常压存储lng。
技术实现要素：3.本发明的目的是提供一种适用于海上高酸气含量的天然气处理方法。
4.本发明采用带压lng存储技术，lng在带压状态下进行液化，液化温度提高，此举可以增加杂质co2在lng中的溶解度，lng中co2浓度增加，可大幅简化前端的净化及液化工艺，净化工艺可采用干法脱除方法，对天然气中杂质简单脱除即可达到液化段的处理要求，净化工艺设备也大幅减少，无需设置传统的塔器设备，仅配备干法脱除装置即可；液化段的处理工艺也可采用气体膨胀制冷，处理工艺大幅简化，相应的液化制冷循环配套设备也大幅简化。净化和液化阶段设备的简化，可大幅节约投资，并可减少设备占地面积。co2采用带压存储，存储压力只是略高于常压，因此lng储存及运输阶段的投资并不会明显增加，相比于传统的flng设计理念，采用带压lng储存，天然气的净化、液化、储存及运输整个产业链的投资会显著降低，该工艺应用于flng领域，具有更多的竞争潜力。
5.本发明提供的适用于高酸气含量的海上天然气处理方法，包括：将高酸气含量的海上天然气进行干法净化、液化和flng存储系统；
6.所述干法净化包括吸附分离。
7.上述方法中，所述干法净化还包括膜分离。
8.所述液化的方法为采用气体膨胀制冷循环。
9.所述液化的系统内设置co2脱除装置。
10.所述flng存储系统为带压存储。
11.所述海上天然气中的酸气含量大于5％(具体可为10-40％或37％)时，所述干法净化包括膜分离和吸附分离。
12.所述海上天然气中的酸气含量小于等于5％(如3％)时，所述干法净化包括吸附分离。
13.具体地，所述天然气净化采用干法处理工艺，原料天然气从海底管道采出后，经过简单的脱凝析油、水等处理之后，进入干法脱除装置，脱除天然气中的co2等杂质，经过干法
脱除装置的天然气，进入液化循环装置。
14.由于天然气中酸气含量较高，干法净化工艺采用膜分离和吸附方法相结合的净化工艺，其中膜分离采用二级分离工艺，吸附装置采用双塔吸附，一个吸附塔吸附时，另外一个吸附塔再生，交替循环使用。海底采出的原料天然气，首先经过一级膜分离工艺进行脱水，而后进入二级膜分离工艺进行酸气脱除。经膜分离装置对天然气进行酸气初步脱除之后，进入吸附分离装置，对天然气中的酸气杂质进一步脱除，吸附塔内装填酸性气体杂质吸附剂和重烃杂质吸附剂，可在脱除酸性气体杂质的同时脱除天然气中的重烃等杂质。该干法净化工艺应用灵活，也适用于低酸气含量的天然气资源，当天然气中co2浓度较低时，原料气经过简单的脱除凝析油和水之后，可直接进入吸附塔，进行水分、酸性气体和重烃等杂质的脱除。
15.经干法净化工艺脱除酸气等杂质后的天然气进入液化装置，进行预冷、液化、过冷，而后进入lng储罐。天然气液化制冷循环采用气体膨胀制冷循环，制冷介质首先经过压缩机压缩增压，而后经过冷却器进行冷却，压缩冷却后的制冷剂进入换热器进行冷却，而后进入膨胀机进行膨胀降温，降温后的制冷剂在换热器内返流，为天然气和制冷剂本身提供冷量。在整个循环过程中保持气态，在恶劣的海上晃动工况条件下，该制冷循环具有较好的适应性。
16.lng产品采用带压储存方式，相比于常压储存方式，co2等杂质在lng中的溶解度大幅增加，而lng的存储压力略高于常压，不会使lng的存储容器壁厚明显增加，因此lng运输船的重量增加较少，对储存和运输环节投资影响不大。
17.由于净化和液化阶段的工艺大幅简化，相应的设备数量和设备种类明显减少，投资显著降低，而lng储运环节的投资增加较少，因此整个产业链的投资明显降低，而且采用该工艺，可使设备的占地面积明显减少，比较适用于海上天然气资源的开采。
18.与现有技术相比本发明具有如下有益效果：
19.1、干法脱酸方案使天然气净化工艺大幅简化；
20.2、气体膨胀制冷循环使天然气液化工艺大幅简化；
21.3、天然气净化和液化处理工艺操作简单，配套设备减少，抗晃动性能增强，减少flng甲板占地面积；
22.4、天然气净化、液化、存储及运输整个产业链投资降低；
23.5、天然气处理工艺对不同天然气气源的适用性较好；
24.6、天然气处理工艺应用于海上天然气资源开采，具有较大的竞争潜力。
附图说明
25.图1为适用于高酸气含量的海上天然气处理工艺；其中，1.天然气原料气，2.干法净化模块，3.干法净化后的气体杂质，4.干法净化后的天然气，5.制冷剂，6.压缩机，7.膨胀机，8.co2脱除装置，9.co2杂质，10.低温换热器，11.带压lng。
26.图2为干法净化模块详细工艺流程；其中，1.凝析油过滤器，2.加热器，3.脱水膜组件，4.脱水后杂质气体，5.脱co2膜组件，6.脱co2后杂质气体，7.冷却器，8.过滤器，9.吸附塔，10.加热炉，11.净化气去液化单元
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例所用各部件均为常规部件，只要能实现其功能即可。
28.实施例1
29.基于flng的天然气处理工艺，包括干法天然气净化工艺和气体膨胀制冷循环液化工艺以及带压lng存储系统。天然气中酸气含量较高，co2含量高达37％。
30.采用该天然气处理工艺，天然气经海上管道采出后，经过图2中干法净化模块工艺流程中的凝析油过滤器1脱除凝析油及游离水之后，进入加热器2进行加热，而后进入脱水膜组件3进行脱水，经脱水干燥后的天然气进入脱co2膜组件5，进行co2等杂质的粗脱，将杂质co2的含量脱除至3％以下，co2初步脱除后的天然气经过吸附分离装置，进一步对杂质进行脱除，气体首先进入吸附塔9，进一步脱除杂质co2，同时脱除重烃杂质，达到液化要求的净化气，进入液化装置。吸附塔9采用双塔吸附，一个塔在进行吸附的同时，另外一个塔进行解吸，解吸气来自部分净化后的气体，该部分气体首先进入加热炉10进行加热至280度左右，而后由下而上进入吸附塔对吸附剂进行解吸。
31.净化后的天然气进入液化装置，在图1中低温换热器10内进行液化、过冷，而后进入后续的lng存储装置。液化装置采用气体膨胀制冷循环，该实施例中采用氮气膨胀制冷循环，天然气经压缩机6压缩后，进入换热器冷却，冷却后的天然气进入膨胀机7膨胀降温，而后返回换热器10，为天然气和制冷介质本身提供冷量。
32.天然气经液化装置之后冷却为液态lng，而后进一步节流降温，节流后的压力高于常压，该实施例中，计算结果表明，在-138℃时，lng中co2的溶解度为0.25％，该温度下lng的存储压力为0.489mpa；在-143℃时，lng中co2的溶解度为0.16％，该温度下lng的存储压力为0.349mpa。由于净化段采用膜分离与吸附分离相结合的方式，而且液化段设置co2脱除装置，因此lng中co2溶解度通常在0.15％以上，该co2溶解度是常规净化标准条件下co2溶解度(50ppm)的30倍。而lng存储压力也可低于0.3mpa，对存储容器的壁厚影响较小，投资影响也不大。
33.实施例2
34.基于flng的天然气处理工艺，包括干法天然气净化工艺和气体膨胀制冷循环液化工艺以及带压lng存储系统。天然气中酸气含量相对较低，co2含量低于3％。
35.采用该天然气处理工艺，天然气经海上管道采出后，经过图2中凝析油过滤器1脱除凝析油及游离水之后，进入加热器2进行加热，而后不经过膜分离装置，直接进入吸附分离装置，进行水分和co2等杂质的脱除，净化后直接进入液化装置。
36.净化后的天然气进入液化装置，在图1中的低温换热器10内进行液化、过冷，而后进入后续的lng存储装置。为避免膜分离后co2含量过高，在低温换热器10内冻堵，在液化阶段设置杂质分离器8，脱除固相co2杂质和重烃杂质。液化装置采用气体膨胀制冷循环，该实施例中采用氮气膨胀制冷循环，天然气经压缩机6压缩后，进入换热器冷却，冷却后的天然气进入膨胀机7膨胀降温，而后返回换热器10，为天然气和制冷介质本身提供冷量。
37.天然气经液化装置之后冷却为液态lng，而后进一步节流降温，节流后的压力高于常压，该实施例中的计算结果同实施例1。
技术特征：1.一种适用于高酸气含量的海上天然气处理方法，包括：将高酸气含量的海上天然气进行干法净化、液化和flng存储系统；所述干法净化包括吸附分离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述干法净化还包括膜分离。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述液化的方法为采用气体膨胀制冷循环。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述液化的系统内设置co2脱除装置。5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述flng存储系统为带压存储。6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述海上天然气中的酸气含量大于5％时，所述干法净化包括膜分离和吸附分离。7.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述海上天然气中的酸气含量小于等于5％时，所述干法净化包括吸附分离。
技术总结本发明公开了一种适用于高酸气含量的海上天然气处理方法。该天然气处理工艺的净化工艺采用干法分离，该干法分离采用膜分离和吸附分离相结合的模式，装置简单，操作灵活，即适用于高酸气含量的天然气杂质脱除，也适用于低酸气含量的天然气杂质脱除；液化段制冷循环采用气体膨胀制冷工艺,并在液化段设置CO2脱除装置，可防止因LNG中CO2含量过高导致的换热器冻堵；LNG采用带压储存，但储存压力略高于常压，对储运环节投资影响不明显。采用带压储存LNG的方式大幅简化了天然气的净化及液化工艺，净化和液化段相应设备大幅简化，节约投资，整个产业链投资显著降低，提高了海上天然气的开采的经济性和可操作性。的经济性和可操作性。
技术研发人员：李秋英 刘淼儿 常心洁 尹全森 花亦怀 鲁亮
受保护的技术使用者：中海石油气电集团有限责任公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2022/7/5
