[發明專利]從粗天然氣除去CO2的方法

有效

• 申請號: 201680023906.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN107530626B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: S·N·蒂莉;J·史文妮;D·J·沃特森
• 申請（專利權）人: 莊信萬豐戴維科技有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/22;B01D53/90;C10L3/10
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王翊鈞

用于處理包含甲烷并且具有第一二氧化碳濃度的粗天然氣進料料流的方法，所述方法包括以下步驟：使粗天然氣進料料流經受分離過程以提供：具有低于所述粗天然氣料流中的第一二氧化碳濃度的第二二氧化碳含量的經純化的天然氣料流；和包含甲烷和作為主要組分的二氧化碳的二氧化碳料流；回收經純化的天然氣料流；任選地混合二氧化碳料流與補充的甲烷和/或補充的空氣；將二氧化碳料流和任選的補充的甲烷和/或補充的空氣傳送通過換熱器，以將料流的溫度升高至氧化反應器的期望的入口溫度T₁；任選地混合二氧化碳料流與補充的甲烷和/或補充的空氣；將來自步驟(d)的經加熱的料流和任意任選的補充的甲烷和/或補充的空氣傳送至包含氧化催化劑的氧化反應器，在其中將甲烷氧化；從反應器中除去包括氧化反應的產物的氣體料流，所述氣體料流處于高于入口溫度T₁的出口溫度T₂；使在步驟(g)中除去的氣體料流通過換熱器與來自步驟(a)的二氧化碳料流逆流傳送，以從在步驟(g)中除去的氣體料流回收熱并且將所述熱用于加熱步驟(d)中的二氧化碳料流；和測量出口溫度T₂并且通過調節步驟(c)和/或步驟(e)中添加的補充的甲烷和/或補充的空氣的量而控制入口溫度T₁。

本發明涉及用于處理天然氣以使放空燃燒和/或排放的甲烷最小化的方法。

天然氣是包含主要由甲烷組成的烴氣體混合物的化石燃料。然而，其將通常還包括水、二氧化碳、氮氣和硫化氫。天然氣見于地下巖石底層中并且經常與其它烴燃料(如煤或石油)組合或鄰近它們。

世界上每年使用接近100萬億scf(標準立方英尺)的天然氣。所有這些氣體在進入管道之前都需要處理。所需要的處理將取決于天然氣的來源和因此存在的雜質。一些將簡單地要求除去水。然后，超過20％要求大量處理，使得天然氣加工成為工業氣體分離過程和設備的非常巨大的市場。

二氧化碳是天然氣的常見污染物并且必須被除去至小于約8摩爾％，通常小于2摩爾％的水平，以使管道的腐蝕最小化。

歷史上，除去從天然氣中二氧化碳的標準技術是胺吸收。雖然這實現了二氧化碳的幾乎完全除去，但是通常所處理的氣體中的甲烷的1％隨著二氧化碳排放氣體料流損失并且甲烷的另外的約1％至約4％不得不作為燃料被用于加熱胺汽提塔的再沸器。因此，總烴損失在約2至約5％的范圍內。胺設備仍可用于處理具有低濃度二氧化碳的天然氣。

然而，近年來越來越多地接受使用膜設備來除去二氧化碳。目前，膜基處理設備占處理過程的小于約5％；其主要用于除去二氧化碳。然而，膜基除去天然氣污染物比膜氣體分離業務的任何其它細分市場增長更快。

通常將膜設備用于處理具有高濃度二氧化碳的天然氣料流。雖然可以將它們用于具有低二氧化碳濃度的料流，但是這些通常效率較低。這意味著設計來處理5百萬scfd的包含20％二氧化碳的氣體的膜設備將會小于設計來處理2千萬scfd的包含5％二氧化碳的氣體的膜設備的一半尺寸。

已考慮了膜設備的許多設計。設備的預期位置將決定哪些因素是設計中要考慮的最重要的因素。在設備將位于海上平臺的地方，設備的重量和占地面積至關重要。還重要的是設備操作簡單。相比之下，雖然這些因素可能在陸上設備的設計中發揮作用，但在設計決策時，建造和運行成本更為重要。

處理具有低二氧化碳濃度的天然氣的兩種典型膜基二氧化碳除去裝置的示意圖示于圖1和2中。兩種設備都被設計為處理1千萬scfd的包含約10％二氧化碳的氣體。