[發明專利]二氧化碳分離系統和方法

有效

• 申請號: 201310104810.7
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103357239B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: J·C·豪爾;D·A·加拉索;J·A·邁格努森
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D53/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,張全信

技術領域

本申請涉及分步分離，更具體而言，涉及分步分離含二氧化碳的氣體混合物的系統和方法。

背景技術

油井在一次采油階段期間通常收集其來自于地下油層的油的大約30%。使用二次采油技術，比如增加地下壓力的注水開發，可以采收額外20%的油。提高采收率法采油(“EOR”)提供能夠從地下油層采收額外20%或更多油的三次采油技術。

在EOR過程期間，大量的氣體被注入地下油層中，從而從井中推動額外的油。通常用二氧化碳作為EOR氣體，因為其具有與地下油混合并且使油粘性更小且更容易提取的能力。

注入到油井中的大部分二氧化碳隨著采收的油一同被采收。然而，采收的二氧化碳通常含有大量的其它組分，比如水蒸氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。在EOR過程中再利用被這些組分污染的二氧化碳被認為顯著降低作業效率。

現存的分離技術，比如胺分離、溶劑分離和分子篩分離，對于從氣態油井流出物中分離二氧化碳是低效的，這是因為二氧化碳在流出物中相對高的百分比。其它技術，比如氧燃燒(oxygen burning)，浪費了流出物中的烴資源。

因此，本領域技術人員繼續在從氣態油井流出物中分離二氧化碳的領域中進行研究和開發工作。

發明內容

根據本公開內容的方面提供了分離系統，其包括氣體混合物的源，所述氣體混合物至少包含第一組分和第二組分；以及分離單元，其與所述源連通以便接收氣體混合物并且將所述第一組分至少部分地與所述第二組分分離，其中所述分離單元包括渦流分離器和壓力容器中至少一個。

有利地，所述分離系統進一步包括在所述源和所述分離單元之間的泵。

有利地，所述第一組分包括二氧化碳。

優選地，所述第二組分包括烴和水的至少一種。

有利地，所述分離系統進一步包括放置用于接收所述第一組分的第一容器和放置用于接收所述第二組分的第二容器。

優選地，所述分離系統進一步包括與所述第一容器和所述第二容器中的一個流體連通的發電機。

根據本公開內容的另一個方面，提供了渦流誘導(vortex-induced)分離氣體混合物的系統，其可以包括氣體混合物的源，所述氣體混合物至少包含第一組分和第二組分；以及與所述源連通的渦流分離器，所述渦流分離器配置用于接收所述氣體混合物并且將渦流施加至所述氣體混合物以便將所述第一組分至少部分地與所述第二組分分離。

根據本公開內容的進一步方面，提供了分離系統，其包括氣體混合物的源，所述氣體混合物至少包含第一組分和第二組分；與所述源連通的壓力容器；以及與所述源和所述壓力容器流體連通的泵，其中所述泵以足以使所述氣體混合物至少分離為液態部分和氣態部分的壓力將所述氣體混合物泵入所述壓力容器中。

根據本公開內容的又進一步方面，提供了渦流誘導分離氣體混合物的方法。所述方法可以包括以下步驟：(1)提供至少具有第一組分和第二組分的氣體混合物，所述第一組分為所述氣體混合物的第一百分比；(2)將所述氣體混合物引入渦流路徑，其中所述渦流路徑實現所述第一組分與所述第二組分的至少部分分離；并且(3)從所述渦流路徑俘獲所述氣體混合物的第一部分，所述第一部分包含所述第一組分并且所述第一組分為所述第一部分的第二百分比，其中所述第二百分比大于所述第一百分比。

有利地，所述第一組分包括二氧化碳。

優選地，所述第二組分包括烴和水的至少一種。

有利地，所述第一組分包括二氧化碳并且所述第二組分包括甲烷。

有利地，第一重量百分比是至少80%。

有利地，第二重量百分比是至少90%。

有利地，所述第一組分由具有第一分子量的分子組成并且所述第二組分由具有第二分子量的分子組成，并且其中所述第一分子量大于所述第二分子量。

有利地，所述方法進一步包括將所述第一部分發送到油井中的步驟。

有利地，所述方法進一步包括從所述渦流路徑俘獲所述氣體混合物的第二部分的步驟，所述第二部分包括所述第二組分。

優選地，所述第二組分是烴。

優選地，所述方法進一步包括燃燒來自所述第二部分的所述烴以產生電能的步驟。