專利名稱：水合物的形成、處理、運輸和儲存的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及形成、處理、運輸和儲存流體的經濟上有利的方法，特別涉及固體結晶氣體水合物形式的天然氣。
申請包括將氣體從沒有當地市場或氣體傳輸基礎設施的氣田輸出，以及將伴生的氣體從沒有輸出或處理設施的近海油田輸出。該技術消除了環(huán)境上不希望的在油井試運行期間將伴生的氣體和釋放的氣體燃燒的常規(guī)做法。
氣體水合物是一種冰狀的主要含有水分子的結晶結構，在其形成期間氣體分子被結合在晶體結構內分子規(guī)模的空穴中。水合物單位體積可含有的氣體當其處于20℃和大氣壓時超過150體積。
僅能夠由有限范圍的化合物形成水合物，這些化合物包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷、二氧化碳、硫化氫、四氫呋喃和含氯氟烴。所述的前六種化合物構成了幾乎全部天然氣氣田的大部分。
水合物的形成受到溫度和壓力的很大影響。如附

圖1所示，對于天然烴氣體，水合物通常在高于0℃(冰形成的溫度)并僅在約1 5巴以上的壓力下形成。因此，在近海油氣田中水合物在管道和設備中形成是常見的麻煩，為了防止其發(fā)生使用了昂貴的抑制措施。已經很好地了解并公開了基礎水合物形成熱力學和性質，參見例如Sloan E.D.“Clathrate Hydrates ofNatural Gases”Marcel Dekker出版，New York 1990。
將氣體轉化成固體水合物形式的能力可能用于許多目的，包括儲存或長途運輸，因為在單位體積中水合物可含有大量氣體。經過許多年，為了這些目的已經提出了一些方法并被授予了專利，其上溯到至少1942年，參見例如US5536893。
形成水合物的詳細機理取決于在接觸條件下氣體、與水不混溶的液體、或混溶的液體是否是形成水合物的物質。大多數現有專利技術致力于由氣體生產水合物；其中，水合物的生成在氣體和水的界面表面發(fā)生，建議的生產反應器是接觸裝置，其提供大的界面表面積以促進快速形成。一些適用的接觸器類型的工程原理是已知的；大多數現有專利采用單級噴霧(參見例如US2399723和GB568290)或鼓泡池(“鼓泡塔”，“噴霧塔”)反應器(參見例如US3975167和US3514274)。后一種類型經常通過使用機械攪拌器而改進。
最新的現有技術(諸如WO97/26494)已經著眼于生產氣體水合物的工藝設備的最佳排列。
在大多數現有技術建議的工藝條件下，來自反應器器的流出物含有以混合淤漿形式的生成的水合物與相當量未反應水的混合物。這是一種方便的形式，其連續(xù)地將水合物產物從生產反應器中排出。但是，含有相當量未反應水的混合淤漿體積和質量龐大，從而處理、傳輸和儲存設備必須相應很大以容納該淤漿。所有的現有技術，盡管經過50年的研究和設計，也沒有能提出一個經濟上有利的體系用于任何預期的申請。據我們所知，尚沒有實現商業(yè)應用。
本申請人進行了一個試驗計劃，對一定范圍氣體水合物的形成及其處理進行了研究，并隨后研究了這些水合物的儲存性質。從該項工作設計出了一種創(chuàng)新的技術組合，同時包括一種經濟的用于生產、處理、傳輸和儲存上述許多申請中描述的氣體水合物的方法。
根據本發(fā)明的第一個方面，提供了一種設備，用于從升高壓力下的水合物和液體的兩相混合物或從升高壓力下的水合物、液體和氣體三相混合物中除去流體，該設備包括第一流體除去效率的第一分離器，用于接收升高壓力下的水合物和液體或水合物、液體和氣體的輸入混合物，并生成其中水合物濃度大于輸入混合物的中間混合物，和比第一分離器流體除去效率更高的第二分離器，第二分離器包括設置在一個密封壓力容器中的離心機，用于接收來自第一分離器的升高壓力的中間混合物并用于生成基本干燥的水合物或濃縮的水合物淤漿輸出物。
對于相同的輸入混合物，較高的流體除去效率與裝置生成更大固體濃度的能力有關。升高的壓力含義為比大氣壓高的壓力。因為諸如WO97/26494中公開的水合物生產設備通常在高壓操作，由該設備生產的水合物淤漿將處于升高的壓力下。安裝在密封壓力容器中的更高流體除去效率的離心機的設置使得離心機在升高的壓力下操作。通過保持在第一和第二分離器中升高的壓力，水合物保持在穩(wěn)定的條件下，而不必進行非常昂貴的過冷。
本申請人發(fā)現，在送入通常更昂貴但是液體除去效率更高的包括一個離心機的第二分離器之前，從水合物和液體的兩相混合物或從水合物、液體和氣體的三相混合物中除去一定比例的液體——如果適合——和氣體，明顯地降低了要求的更高效率的分離器的數量和生產能力，同時生成相同數量而質量更高的基本是固體水合物或是濃淤漿的輸出物。這樣顯著降低的成本并提高了生產水平，使得水合物的應用在市場上更有吸引力。
具有兩個不同液體除去效率的分離器的設備的設置可以以合理的成本生產基本不含液體的水合物。如果使用一個或多個液體除去效率更低的分離器，則最終產品將仍然含有過量的液體。如果使用一系列液體除去效率更高的分離器，則設備將昂貴得無法接受。
本申請人發(fā)現基本呈固體或濃淤漿的最終產物形式對于需要在比生產水合物所需壓力更低的壓力下處理穩(wěn)定的水合物產品的應用是特別有用的。
根據本發(fā)明第二方面的裝置，可用作從水合物、液體和氣體三相混合物中分離氣體的本發(fā)明第一方面的第一分離器的至少一部分，其包括有一個入口的容器，用于接收水合物、液體和氣體的三相混合物；容器有一個內表面，混合物以足夠的壓力對著這個內表面分布，從而混合物對該表面的沖擊力使氣體從混合物中脫除；和該容器有一個腔室，用于收集沖擊內表面后剩余的混合物，該室有一個出口和用于在使用時將腔室內在液體上漂浮的水合物導向出口的裝置。
用于將腔室內漂浮在液體上的水合物導向出口的裝置優(yōu)選是腔室的上緣，在使用時其至少一部分相對于水平傾斜，而出口位于腔室的上部并處于上緣傾斜部分之下。
根據本發(fā)明第三個方面的用于分離氣體、液體和固體水合物的裝置可用作本發(fā)明第一個方面的第一分離器，其包括一個用于接收輸入的氣體、液體和水合物混合物的容器；設置在該容器內的過濾裝置；和將輸入的氣體、液體和水合物混合物導向過濾裝置的裝置，從而氣體被離析，被收集或從容器中除去，液體通過過濾裝置，被收集或從容器中除去，水合物被過濾裝置收集。過濾裝置可以是例如多孔板篩或網篩。
根據本發(fā)明第一個方面生成的基本上固體或濃淤漿的最終產品形式優(yōu)選在儲存或運輸前被冷卻，以使其保持更長時間的穩(wěn)定。
固體或濃淤漿的冷卻是困難而且昂貴的，因為這類體系的熱傳遞性質差，并且需要避免固體在冷卻器表面凝固。
根據本發(fā)明的另一方面本發(fā)明人已經采用基本干燥的水合物冷卻設備解決了這個問題，該設備包括一個容器，用于接收基本是固體或濃淤漿的水合物；一個氣體分配裝置，用于在使用時提供流動的氣體，該氣體分配裝置被設置在容器內，在使用時令流動的氣體通過容器內基本是固體或濃淤漿的水合物從而將水合物流化；和在容器中用于冷卻被流化水合物的裝置。
用于冷卻被流化水合物的裝置優(yōu)選是用于提供冷卻的流動氣體的分布裝置?；蛘呋蛄硗?，該冷卻水合物的裝置可以是提供冷卻的流體物流通過被流化的水合物以實現冷卻。該冷卻的流體物流可以在一個或多個導管中通過被流化的水合物。
根據本發(fā)明的另一個方面提供了一種方法，用于以穩(wěn)定的水合物形式進行氣體的儲存和運輸中的至少一種，優(yōu)選用本發(fā)明上述方面的一種或多種制備的水合物。
現參考附圖用例舉的的方式描述本發(fā)明，這些附圖是圖1表示典型的天然氣水合物平衡曲線，描述了形成穩(wěn)定的水合物所要求的壓力和溫度條件，在曲線上方存在穩(wěn)定的水合物；圖2圖解表示根據本發(fā)明第一方面的設備，其用于生產基本是固體或濃淤漿的水合物；圖3圖解表示在形成水合物的過程中的步驟順序，包括根據本發(fā)明第一方面的方法；圖4-8表示實施圖3所示方法中各步驟的優(yōu)選裝置；和圖9是圖表，表示在船艙中在環(huán)境溫度和壓力下儲存5天的水合物不同區(qū)域的溫度。
圖2圖解表示根據本發(fā)明第一個方面的體系，用于從水合物和液體的兩相混合物，或從水合物、液體和氣體的三相混合物分二級除去液體。將混合物1提供給液體除去體系2的第一級3。第一級3可以是任何適合的分離器，諸如本領域公知的旋液分離器，或一種通過機械除去液體上漂浮的水合物的裝置，其如下文所述可從淤漿中分離液體。來自第一級3的輸出物4送入第二級5，這一級是比第一級更有效率的分離器，在這種情況下，在壓力容器中的離心機生產出基本干燥的水合物產品6。
附圖3是水合物生成工藝的框圖，已經用中試裝置和實驗室裝置測試，該工藝包括圖2所示的流體除去體系。工藝反應器10，例如我們更早的國際申請WO97/26494中所示的，生產出水合物/氣體/液體混合物11。該混合物11進入下文所述的用于從混合物11中分離大部分氣相的裝置12。分離的大體上不含液體和固體的氣體物流13可被利用例如返回到工藝反應器10以形成更多的水合物，或被送入能量生產裝置，或將其燃燒?；旧喜缓瑲怏w的液體和固體淤漿物流14被送入構成水除去體系2的第一級3的第一分離器15，其例子在下文中描述，該分離器用于生成低固體含量的液體物流16和比輸入物流14固體水合物濃度高的淤漿物流17。物流16被送回工藝反應器10用于進一步生產水合物?；蛘?，氣體分離器12和第一分離器15可結合成下文描述的單一裝置30。
物流17經可選擇的冷卻裝置18進入包括比第一級3效率更高的分離裝置5的水除去體系2的第二級。第二級的分離器是在壓力容器中的離心機，能使其在高壓下分離流體，從而將水合物保持在穩(wěn)定狀態(tài)，不必進行過冷。本發(fā)明的發(fā)明人已經發(fā)現，連續(xù)篩分離心機5生成95-99.5％不含液體的顆粒狀可流動固體形式的物流19和固體含量極低的液體物流20，該液體物流20可返回到工藝反應器10。本發(fā)明人發(fā)現該離心機特別適用于大規(guī)模應用。
可任選地將物流19送入裝置21，在此或者與以高壓低溫提供的氣體物流22直接接觸進行冷卻，或者使另一種冷卻介質物流23通過裝置內部和體壁的管道進行間接冷卻。后者增加了工藝的復雜性，但意味著僅需要更少量的高壓氣體物流22以幫助稱為“流化”的固體移動，并且提高了與固體的熱傳遞。氣體物流22可以是形成水合物的氣體或不形成水合物的氣體，在前一種情況下可得到益處，因為在物流19中任何進入裝置21的水分可轉化為額外的水合物。
流化/冷卻氣體22和冷卻介質23分別離開裝置21(物流24和25)。干燥的冷固體物流離開裝置21并可通過裝置26減壓至大氣壓條件，裝入運輸或儲存裝置27。
氣體分離裝置12可以是圖4描述的類型。輸入物流11進入壓力容器40中，可經受來自水合物生產裝置的輸入物流11的高壓。輸入物流11經入口41進入壓力容器40并在這個例子中通過入口呈適合形狀的部分42引導向下。通過混合物沖擊適合的表面43，此時為插件44部分，將存在于輸入混合物11中的氣體從混合物分離。生成的氣體作為氣流13經出口45從容器排出。表面43引導混合物中剩余的液體和固體進入降液管46，該降液管的大小(根據已知方法)確保水合物顆粒進入下降流。成型插件44使得在容器40的底部提供了一個空間或腔室47，該腔室的上緣48在使用時相對于水平線是傾斜的或形成傾斜。用于基本不含氣體的液體和固體淤漿物流14的排放管49位于該腔室47的上部，該傾斜的或形成傾斜的上緣48用于將室47中液體上漂浮的水合物導向排放管49。這種設計避免了在設備中水合物的積累和繼而導致的堵塞。
在操作中，保持在降液管中或之上收集的液體的液位以使得水合物被夾帶在下降流中進入腔室47。已經發(fā)現進入降液管46的液流通常產生漩渦，將水合物夾帶進下降流。在使用時保持降液管中或之上的液位形成了一個密封，防止分離的氣體進入腔室47或從排放管49排出，從而生成基本不含氣體的液體和固體淤漿物流14。使用設置在降液管46最低液位處的第一液位傳感器401、設置在降液管46中或之上最高液位處的第二液位傳感器402、與排放管49連接的閥403和通過控制線405與它們相接的控制元件404，可將液體/水合物淤漿表面液位保持在降液管中或之上。當降液管中液位降低到最低液位時，激活第一液位傳感器401，控制元件404關閉閥403，從而由于連續(xù)加入來自加料11的物流，使得降液管46中的液位上升，保證水合物連續(xù)被降液管46中的液體下降流捕獲。相反，當最大液位傳感器402被激活時，控制元件404打開閥403，從而水與水合物可通過排放管46，降低液位。
腔室47的更低的部位可設置有一個水出口404以用于將水從腔室4 7排出，從而提高從排放管49排出的水合物的濃度。通過在腔室47的更低部位設置水出口404，在腔室中漂浮在水上的水合物不易被從水出口404排出，特別是在如果使用了前面段落所述的液體控制系統(tǒng)的情況下。但是，在出口處可設置一個過濾器405，防止水合物進入水出口404。
兩個優(yōu)選裝置中任意一種可實現分離器15的功能。一個是旋液分離器，它是固-液分離領域的技術人員熟悉的，但是通常用于從比本發(fā)明更低密度液體中分離固體。
本申請人進行的研究已經發(fā)現了適用于這種應用的從較高密度的液體分離固體的另一種裝置1 5。圖5描述了該裝置。物流14經入口51進入裝置15的容器50中，被入口的適合部分52引導向上。
經出口53將液流16從容器的底部排出。容器50采用的直徑使得水合物顆粒不被物流16中的液體拖帶下來，而是收集水合物以形成在容器50上部漂浮的團塊54。該水合物團塊54漂浮在容器中的液體上。由于重力，漂浮在液體表面上的水合物團塊54的區(qū)域排干了液體。位于容器50頂部的刮削裝置55從漂浮團塊54的頂部刮削水合物進入出口56形成物流17。
在圖6中描述了可用作裝置12和15聯合后的替代設備的裝置30。其包括一個過濾元件，在這種情況下，多孔板篩60安裝在壓力容器61中以經受來自水合物生產設備的輸入物流11的壓力。物流11經入口62進入容器，被適合的分布裝置63引導向下，分布裝置63可以是入口62的適合引導的部分。輸入物流11以足夠生成氣體的力量被導引向表面60。
通過輸入的水合物/液體/氣體混合物在篩60上的沖擊生成氣流13，經氣體出口64將生成的氣體物流13從容器61的頂部排出。沖擊篩60的液體和水合物在描述的方向上由于重力的影響向下移動。在移動期間，液體通過篩60的孔。如通常將水合物保持在穩(wěn)定狀態(tài)所要求的，在提高的壓力下操作裝置30，提高了通過篩60的孔的液體的量，從而得到更好的分離。濃淤漿(物流17)經出口65排出容器。流過篩60的液體66積聚在容器61的底部，作為物流16經出口67排出容器。在工藝條件下的實驗室試驗發(fā)現，這種裝置可將含有少于5體積％水合物的物流濃縮至含有大于30體積％水合物的物流。
兩級水除去設備的效率更高的第二級5在這個例子中是壓力容器72中的離心機71。離心機71包括金屬網或篩形成的環(huán)73，用作篩選表面。離心機安裝在被壓力容器72所支撐的軸74上，可以以適當速度在軸上旋轉。如果需要，可在離心機里面設置板和葉片(未表示)幫助分離。來自兩級水除去體系2的第一級3的中間物流經入口75被送入離心機73。離心機的旋轉使水通過篩選表面被收集在壓力容器72的底部，同時在篩選表面的內側收集水合物。在離心機71的下面安裝了導管76以接收離心機71內側收集的水合物并將其經水合物出口77排出壓力容器72。在壓力容器72底部收集的水經液體出口78收集。這樣，離心機73生成了連續(xù)的水合物流。用小型壓力離心機進行的實驗室操作已經表明，標準大小的離心機可生產水含量小于2體積％的水合物產品。
裝置21是這個例子的流化床。本申請人發(fā)現，在低溫高壓下流化水合物和冰粒是可行的。在實驗室研究中，水合物和冰粒床可在低于等于-10℃的溫度和保持高壓的條件下被流暢地流化。在-10℃到-70℃和3.5-28巴進行了試驗。通過比較裝置21與那些常規(guī)的用于基本是固體物流的冷卻裝置的熱傳遞速度，我們發(fā)現這是將水合物產物適當冷卻到適合運輸溫度的最經濟的方法。圖8表示這類床的布置。在適于工藝所需采用的壓力和溫度的壓力容器81內，其中容納了床80。將壓力容器81設計成一定的形狀，以便在容器81的較低部位82安置床80。容器81的較高部分83用于引導任何離開較低部分82的被流化的顆粒返回較低部分。在圖8描述的例子中，這通過在較低部分82的周圍提供一個傾斜的邊緣84將任何離開床80的顆粒引導返回容器81的較低部分來實現。這種結構包括床80，避免了更小的固體顆粒被帶出床80的頂部(或者使用其它形狀的內部結構，以便在更常用形狀的壓力容器中提供所需床的幾何構造)。來自分離器5的固體經入口85加入床80中，從而它們落入床中。流化氣體22經入口86引入，由此經分布系統(tǒng)87進入床底部的大部分。流化氣體22優(yōu)選是形成水合物的氣體，從而任何從物流19進入流化床的水汽可轉化成水合物，以保持水合物事實上是干燥的。流化氣體還可以為床80中的水合物提供冷卻。如果希望的話，諸如來自一個或多個外源的蒸發(fā)冷凍劑的冷卻介質23可從分布系統(tǒng)87與流化氣體一起通過床80。在通過后，流化氣體22被排出床80，任選經過一個常規(guī)的旋流分離裝置89除去少量夾帶的冰和水合物顆粒后，由出口88離開容器81。如圖8所示，冷卻介質可經導管90通過流化床，導管90由好的熱傳導材料制成，優(yōu)選金屬，諸如鋼。通過使冷卻介質在導管中通過床，可使用液體冷卻劑，其可以吸收比氣體冷卻劑多得多的熱量，以產生更好的冷卻效果。當另外的固體加入床90時，床面升高，固體從槽91和出口92溢出床90，保持床90的床面基本恒定。
在一些情況下，例如對于大型設備，床可被一系列實際上垂直的擋板93再細分，在圖8中只表示出一個，由此固體從第一溫度的進入區(qū)93a流到較低溫度的排出區(qū)域93b。
在圖3中用框圖表示的降壓裝置26可以是用于降低固體物流壓力的已知技術范圍內的任何方式。申請人使用閉鎖式料斗，將固體分批加入加壓容器，然后將容器用閥隔離，隨即給容器減壓，且廢氣任選最初被傳遞到在先降壓的容器中以節(jié)約再加壓的費用。
只要方便，可使用任何運輸或儲存水合物冰冷塊狀固體物質的方式。例子可以是一種容器、船艙或火車車廂。運輸或儲存方式優(yōu)選是隔熱的。
從經濟方面的研究發(fā)現，任何用于運輸或儲存的水合物的氣體含量優(yōu)選應為每體積水合物150-200體積氣體(指在大氣壓力和溫度下的氣體)。如果這種水合物氣體含量達不到，則需要大型船舶或大量小型船舶或容器，這使得在與其它已知的用于氣體儲存或運輸的可替代方式相比時，水合物的應用是不經濟的。
本申請人驚奇地發(fā)現，根據本發(fā)明的另一個方面，無需外部冷卻，通過在團塊中提供穩(wěn)定的水合物，可實現水合物儲存或運輸時至少大部分水合物保持在穩(wěn)定狀態(tài)至少24小時。
圖9表示在船艙中這種水合物團塊以-50℃的開始儲藏溫度儲藏5天后的溫度剖面圖。在船艙頂部的環(huán)境溫度為20℃，在船艙底部的環(huán)境溫度為15℃。正如所見到的，只有水合物開始團塊的邊緣不處于在大氣壓下約-37℃的穩(wěn)定溫度并轉化成水(冰)和天然氣。絕大部分，在該情況下，95％的水合物保持為穩(wěn)定的水合物，只有5％轉化成天然氣和冰形式的水。
盡管水合物團塊的隔熱不是必須的，但在一些情況下其使用是優(yōu)選的，因為這能增加水合物保持穩(wěn)定的時間。隔熱可由使用的傳輸或儲存裝置提供，諸如船艙、容器或火車車廂。
由于在常規(guī)運輸或儲存的數天期間只有水合物團塊的邊緣分解成冰和氣體，由于水合物團塊的尺寸增加，經過相同時間保持穩(wěn)定的水合物的百分比就增加了。優(yōu)選用于本發(fā)明的水合物團塊在任何方向上的最小尺寸為2m，更優(yōu)選的尺寸在任何方向上為至少10m。但是，這當然取決于預期的運輸或儲存所持續(xù)的時間。
用于上述儲存和運輸方法的水合物優(yōu)選基本純凈的，以便以適合的小體積的水合物提供商業(yè)上可使用體積的氣體。
用于上述儲存和運輸方法的水合物優(yōu)選基本干燥或是濃淤漿，以減少被儲存或運輸的非氣體攜帶物質的比例，使本發(fā)明的儲存或運輸方法在經濟上更有吸引力。
上述例子可進行許多變通而不偏離由下面的權利要求定義的本發(fā)明范圍。例如，在用于從水合物、液體和任選的氣體的混合物中除去流體的兩級設備中可使用任何適合的第一分離裝置。
權利要求
1.一種用于從升高壓力下的水合物和液體的兩相混合物中或從升高壓力下的水合物、液體和氣體的三相混合物中除去流體的設備，該設備包括第一流體除去效率的第一分離器，用于接收水合物與液體，或水合物、液體與氣體的輸入混合物并生成其中水合物濃度大于該輸入混合物的中間混合物；和比第一分離器流體除去效率更高的第二分離器，該第二分離器包括設置在一個密封壓力容器中的離心機，用于接收來自第一分離器的升高壓力的中間混合物，并用于生成基本是固體的水合物或濃縮的水合物淤漿輸出物。
2.根據權利要求1的設備，其中第一分離器包括用于接收水合物與液體的輸入混合物的容器、除去漂浮在混合物項部的水合物的裝置和從容器較低部位除去液體的裝置。
3.根據權利要求2的設備，其中用于除去液體頂部漂浮的水合物的裝置是將被除去的水合物引入出品的刮料裝置。
4.根據權利要求1的設備，其中第一分離器是旋液分離器。
5.根據權利要求1的設備，其中第一分離器包括有一個入口的容器，用于接收水合物、液體和氣體的三相混合物；該容器有一個內表面，混合物的設置使得混合物對該表面的沖擊力將氣體從混合物中脫除；和該容器有一個腔室，用于收集沖擊內表面后剩余的混合物，該腔室有一個出口和用于在使用時將腔室內漂浮在液體上的水合物導向出口的裝置。
6.根據權利要求5的設備，其中該將室中液體上漂浮的固體導入出口的裝置是腔室的上緣，在使用時該上緣的至少一部分相對于水平傾斜，而出口位于腔室的上部并限于上緣傾斜部分之下。
7.根據權利要求5或6的設備，其中在使用時混合物沖擊的容器的內表面是腔室上方的表面，并設置降液管引導沖擊上述表面后剩余的混合物進入腔室。
8.根據權利要求7的設備，其中容器內表面的成形使其在使用時可引導沖擊該內表面后剩余的混合物在重力作用下進入降液管。
9.根據權利要求1的設備，其中第一分離器包括一個用于接收輸入的氣體、液體和固體水合物混合物的容器；設置在該容器內的過濾裝置；和將輸入的氣體、液體和水合物混合物導向過濾裝置的裝置，從而氣體被離析，被收集或從容器的上部被除去，液體通過過濾裝置被收集或從容器的下部被除去，水合物被過濾裝置收集。
10.根據權利要求9的設備，其中該過濾裝置是多孔板篩，從而被篩收集的水合物沿著篩向下移動，被收集或從容器中排出。
11.根據權利要求10的設備，其中篩是彎曲的，并設置用以引導混合物沖擊篩的裝置來引導混合物向下沖擊篩，從而被篩收集的水合物以成弧線運動方式從篩上滑落。
12.根據前述權利要求任一項的設備，包括一個水合物冷卻裝置，用于冷卻第二分離器產生的基本干燥的水合物或濃淤漿排出物，該水合物冷卻裝置包括一個容器，用于接收基本是固體或濃淤漿的水合物；一個氣體分配裝置，用于在使用時提供流動的氣體，該氣體分配裝置被設置在容器內，在使用時令流動的氣體通過基本干燥的水合物或濃淤漿的水合物從而將水合物流化；和用于在使用時在容器中使冷卻介質通過被流化水合物的裝置。
13.根據權利要求12的設備，其中在容器中使冷卻介質通過被流化水合物的裝置是用于提供冷卻的流化氣體的氣體分配裝置。
14.根據權利要求12或13的設備，其中用于使冷卻介質通過被流化水合物的裝置是將與流化氣體分開的冷卻流體物流通過被流化的水合物的裝置。
15.根據權利要求12-14任一項的設備，其中設置有氣體分配裝置用于提供形成水合物的流化氣體。
16.基本如前參照附圖所述的用于生產基本是固體的水合物或濃縮水合物淤漿的設備。
17.采用根據前述權利要求任一項的設備生產的水合物的儲存或運輸方法，包括以穩(wěn)定的形式提供水合物。
18.根據權利要求17的方法，其中水合物是基本干燥的水合物或濃淤漿水合物。
19.根據權利要求17或18的方法，其中水合物置于保溫的容器中。
20.根據權利要求17-19任一項的方法，其中水合物是在任意方向上具有最小尺寸為2m的塊狀物質。
21.基本如前參考附圖所述的用于儲存或運輸水合物的方法。
22.用于從水合物、液體和氣體的三相混合物中分離氣體的裝置，該裝置包括有一個入口的容器，用于接收水合物、液體和氣體的三相混合物；該容器有一個內表面，混合物被操作導向該表面從而混合物對該表面的沖擊力將氣體從混合物中脫除；和該容器有一個腔室，用于收集沖擊內表面后剩余的混合物，該腔室有一個出口和用于在使用時將腔室內漂浮在液體上的水合物導向該出口的裝置。
23.根據權利要求22的裝置，其中將腔室中液體上漂浮的固體導入出口的裝置是該腔室的上緣，在使用時該上緣的至少一部分相對于水平傾斜，而出口位于腔室的上部并處于該上緣傾斜部分之下。
24.根據權利要求22或23的裝置，其中設置有降液管用于引導沖擊表面后剩余的混合物進入腔室。
25.根據權利要求24的裝置，其中沖擊表面后剩余的混合物的物料水平面保持在降液管內或之上。
26.根據權利要求24或25的裝置，其中容器內表面成形為使其在使用時可引導沖擊該內表面后剩余的混合物在重力作用下進入降液管。
27.根據權利要求26的裝置，其中容器的內表面出現一個基本上圓錐形或截圓錐形(frusto-conical)表面，在使用時圓錐或截圓椎的軸基本垂直，圓錐或截圓椎的較窄部分位于較寬部分之下。
28.根據權利要求22-27任一項的裝置，其中容器有一個用于將從混合物中離析的氣體排出容器的出口。
29.基本如前文參考附圖4所述的用于從水合物、液體和氣體的三相混合物中分離氣體的裝置。
30.一種用于分離氣體、液體和水合物的設備，包括一個用于接收輸入的氣體、液體和水合物混合物的容器；設置在該容器內的過濾裝置；和將輸入的氣體、液體和水合物混合物導向過濾裝置的裝置，從而氣體被離析，被收集或從容器中除去，液體通過過濾裝置，被收集或從容器被除去，而水合物被過濾裝置收集。
31.根據權利要求30的設備，其中過濾裝置是多孔板篩，從而被篩收集的水合物沿著篩向下移動，而被收集或從容器中排出。
32.根據權利要求31的設備，其中篩是彎曲的，設置的引導混合物沖擊篩的裝置引導混合物向下沖擊篩，從而被篩收集的水合物以成弧線運動的方式從篩上滑落。
33.根據權利要求30-32任一項的設備，其中容器的內部保持升高的壓力。
34.基本如前文參考附圖6所述的用于分離氣體、液體和水合物的裝置。
35.一種水合物冷卻設備，包括一個用于接收基本干燥或濃淤漿水合物的容器；一個氣體分配裝置，用于在使用時提供流化氣體，該氣體分配裝置被設置位于容器內，從而在用于流化水合物時將流化氣體通過基本干燥的或濃淤漿形式的水合物；和使用時傳送冷卻介質通過容器內被流化水合物的裝置。
36.根據權利要求35的設備，其中在容器中使冷卻介質通過被流化水合物的裝置是用于提供冷卻的流化氣體的氣體分配裝置。
37.根據權利要求35或36的設備，其中用于使冷卻介質通過被流化水合物的裝置是將與流化氣體分開的冷卻流體物流通過被流化的水合物的裝置。
38.根據權利要求37設備，其中用以提供與流化氣體分開的冷卻流體物流的裝置包括一個或多個導管，在使用時從其中傳送冷的流體通過流化床。
39.根據權利要求38的設備，其中該一個或多個導管被設置來傳送基本上是液體的冷卻流體物流。
40.根據權利要求35-39任一項的設備，其中使用時在流化床中設置一個或多個基本垂直的擋板，用于將床分為許多區(qū)域，將水合物導入第一區(qū)域，然后當加入更多水合物時，溢流進入后繼區(qū)域。
41.根據權利要求35-40任一項的設備，其中設置有氣體分布裝置用以提供形成水合物的氣體。
42.基本如前文參考附圖8所述的水合物冷卻設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及經濟上有利的形成、處理、運輸和儲存流體的方法,特別涉及固體結晶氣體水合物形式的天然氣。已經發(fā)現通過使用兩級流體分離方法可從水合物、液體和任選的氣體的混合物中除去流體,其中在第二級使用了更有效、但是通常更昂貴的流體除去效率分離裝置。也公開了許多分離裝置。還公開了有效而經濟地冷卻基本干燥的水合物的裝置,以及一種經濟地儲存和運輸水合物的方法。
文檔編號C07C9/08GK1344238SQ0080544
公開日2002年4月10日 申請日期2000年3月15日 優(yōu)先權日1999年3月24日
發(fā)明者理查德·阿倫·布朗, 加雷斯·理查德·史密斯, 安德魯·理查德·威廉姆斯, 戴維·阿蘭·海恩斯, 馬克·雷蒙德·泰勒 申請人:Bg知識產權有限公司