液化CO2污染的含烃气流的方法技术

本发明专利技术提供一种液化一污染的含烃气流的方法：(a)提供一CO2污染的含烃气流(20)；(b)冷却所述污染的含烃气流以获得一经部分液化流(70)；(c)分离所述经部分液化流，获得一液流(90)；(d)在一直接接触热交换器(200)中冷却所述液流(90)，获得含有至少一液相及一固体CO2相的一多相流(201)；(e)在一固液分离器(202)中分离所述多相流，获得一CO2耗乏的液流(141)；(f)使所述CO2耗乏的液流(141)传递至另一冷却、减压及分离阶段以产生另一CO2富集的浆料流(206)；(g)将至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)传递至所述直接接触热交换器(200)以提供冷却功能并且与所述液流(90)混合。

A method of hydrocarbon gas flow in liquefied CO2 pollution

The present invention provides a method of liquefaction of a contaminated hydrocarbon containing gas flow (a) providing a CO2 contaminated hydrocarbon gas flow (20); (b) cooling the polluted hydrocarbon gas flow to obtain a partial liquefaction flow (70); (c) separating the partially liquefied flow, obtaining a liquid flow (90); (d) cooling the liquid flow (90) in a direct contact heat exchanger (200). A multiphase flow (201) containing at least one liquid phase and a solid CO2 phase (201); (E) separating the multiphase flow in a solid liquid separator (202), obtaining a CO2 depleted liquid flow (141); (f) transmitting the CO2 depleted liquid flow (141) to another cooling, decompression and separation stage to produce another CO2 enriched slurry flow (206); (g) will at least be at least. Part of the said CO2 enriched slurry stream (206) is passed to the direct contact heat exchanger (200) to provide cooling function and to mix with the liquid flow (90).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液化CO2污染的含烃气流的方法本专利技术涉及液化污染的含烃气流的方法，所述污染物为CO2。液化含烃气流的方法在所属领域中众所周知。出于多种原因期望液化如天然气流的含烃气流。作为一个实例，天然气作为液体相比于气态形式能更加容易地储存及运输较长距离，因为其占据较小体积并且不需要在高压下储存。通常，在液化前，处理污染的含烃气流以去除可能在液化工艺期间冻结的一种或多种污染物(如H2O、CO2、H2S等等)。WO2014/166925描述液化污染的含烃气流的方法，所述方法包含至少以下步骤：(1)提供污染的含烃气流；(2)在第一热交换器中冷却污染的含烃气流，从而获得冷却的污染含烃流；(3)在扩展器中冷却经冷却的污染含烃流，从而获得经部分液化流；(4)在分离器中分离经部分液化流，从而获得气态流及液流；(5)使步骤(4)中获得的液流膨胀，从而获得多相流，所述多相流含有至少气相、液相以及固相；(6)在分离器中分离多相流，从而获得气态流及浆料流(包含固体CO2及液态烃)；(7)在固/液分离器中分离浆料流，从而获得液态烃流及浓缩浆料流；(8)使步骤(4)中获得的气态流穿过第一热交换器，从而获得经加热气态流；以及(9)压缩经加热气态流，从而获得压缩气流；以及(10)合并步骤(9)中获得的压缩气流与步骤(1)中提供的污染的含烃气流。如WO2014/166925中描述的方法允许用相对低的设备数液化污染的含烃气流，从而提供液化污染的含烃气流，尤其含甲烷的污染的气流如天然气的简单及节约成本的方法。污染物可为CO2。根据WO2014/166925的方法使用冻结工艺流程去除CO2。在如上文所述的步骤(5)中，步骤(4)中获得的液流中的工艺条件仅在CO2冻结包络线外部(工艺条件为例如20巴，-120℃，1mol％CO2)，因此任何进一步温度降低会刺激CO2冻结。温度降低在步骤(5)中通过经焦耳汤姆森(JouleThomson)阀门的减压实现。减压蒸发部分液体甲烷，因此冷却其余液体。使用焦耳汤姆森阀门具有几个缺陷。首先，分子在焦耳汤姆森中的滞留时间极短(<1ms)并且因此存在极少时间用于CO2晶体成长。第二，仅获得低于CO2冻结温度的适度过冷，通常在1-10℃范围内，其产生适度动力用于CO2结晶。第三，焦耳汤姆森阀门不提供独立的压力及温度控制，因为下游温度遵从下游压力。此外，经焦耳汤姆森阀门闪蒸液流产生主要蒸汽、一些液体及少量固体的多相混合物，其中充足气相的存在混合液相，从而干扰CO2晶体的生长过程，因为混合可以造成固体分解。另外，焦耳汤姆森阀门将在液流上产生相对大的剪切力。在焦耳汤姆森阀门窄间隙中施加的这一剪切力往往会分裂CO2粒子并且因此干扰CO2粒子形成和/或生长。所有上述缺陷促成形成相对较小的CO2粒子。通常，固体CO2粒子具有小于20微米(<20*10-6米)的尺寸。小CO2粒子相对难以从液态烃分离，这可以在产物LNG中产生固体CO2残留。WO2015017357描述用于从天然气生成液化天然气(LNG)的方法及系统。天然气首先通过去除水及其它污染物部分纯化，随后不完全冷却以冻结一些污染物并且允许生成净化流以去除其它污染物。这些污染物可以从流去除。这一方法通过在急冷塔中等压冷却引起在单个温度位准下的冻结；然而任何由于冷却器中的等压冷却的进一步冻结未从LNG产物中分离。形成于冷却器中的固体可随时间阻塞流动路径，因此使所述方法难以进行。WO2012068588描述用于通过直接接触热交换从气体分离可凝结蒸汽的系统及方法。如二氧化碳的可凝结蒸汽在工艺流中从轻质气体分离。所述系统及方法采用直接交换热交换器以使来自工艺流的可凝结蒸汽去升华。可凝结蒸汽通过在直接接触热交换器中直接接触热交换液体凝结，同时来自工艺流的不凝结轻质气体形成经分离轻质气流。经分离轻质气流可用于回热式热交换器中冷却工艺流。WO2012068588提出对单独的非挥发性热交换液体(如甲基环戊烷)的需要，并且因此不适合用于液化含烃气体的方法，即生成LNG)，因为这一单独的外来热交换液体会染污LNG。WO2012162690描述在混合工艺流中从轻质气体或液体分离可凝结蒸汽如二氧化碳的方法及系统。分离在使用一个或多个外部冷却环(ECL)的低温方法中进行，所述冷却环首先冷却含有可凝结蒸汽及轻质气体或液体的混合工艺流，使得可凝结蒸汽去升华并且形成固体。其次，固体从轻质气体或液体分离，形成固体流及轻质气体或液流。随后通过加热分离的固体流及轻质气体或液流冷却ECL的制冷剂，有效回收用于冷却及使可凝结蒸汽去升华的能量。WO2012068588及WO2012162690不适合液化烃流产生LNG的方法。本专利技术的一个目标为解决或至少最大限度地减少根据WO2014/166925鉴别的以上问题。本专利技术的另一目标为提供液化污染的含烃气流，尤其含甲烷的污染的气流如天然气的更简单并且更节约成本的方法。根据一个实施例提供一种液化污染的含烃气流的方法，所述方法包含至少以下步骤：(a)提供污染的含烃气流(20)，所述污染物为CO2；(b)冷却所述污染的含烃气流(20)以获得经部分液化流(70)；(c)在分离器(5)中分离所述经部分液化流(70)，从而获得气态流(80)及液流(90)；(d)通过将所述液流(90)传递至直接接触热交换器(200)冷却步骤(c)中获得的所述液流(90)，从而获得多相流(201)，所述多相流(201)含有至少一液相及一固相，所述固相含有CO2粒子；(e)在固液分离器(202)中分离所述多相流(201)，从而获得CO2耗乏的液流(141)及CO2富集的浆料流(140)；(f)将所述CO2耗乏的液流(141)传递至另一冷却、减压及分离阶段，所述另一冷却、减压及分离阶段产生气态流(190)、经纯化液流(205)以及另一CO2富集的浆料流(206)；(g)将至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)传递至所述直接接触热交换器(200)以提供冷却功能并且与步骤(c)中获得的所述液流(90)混合。另一CO2富集的浆料流206优选包含其上能冻结溶解的CO2的固体CO2粒子。这使得在直接接触热交换器(200)中形成较大CO2粒子。根据一个实施例提供用于液化污染的含烃气流的系统，所述系统包含：(a)进料管道(20)，经布置以提供污染的含烃气流(20)，所述污染物为CO2；(b)冷却及膨胀阶段(3，4)，经布置以接收所述污染的含烃气流(20)并且排出经部分液化流(70)；(c)分离器(5)，经布置以接收所述经部分液化流(70)并且排出气态流(80)及液流(90)；(d)直接接触热交换器(200)，经布置以接收并且冷却步骤(c)中获得的所述液流(90)，获得多相流(201)，所述多相流(201)含有至少一液相及一固相，所述固相含有CO2粒子；(e)固液分离器(202)，经布置以接收所述多相流(201)并且排出CO2耗乏的液流(141)及CO2富集的浆料流(140)；(f)另一冷却、减压及分离阶段，经布置以接收所述CO2耗乏的液流(141)并且生成气态流(190)、经纯化液流(205)以及另一CO2富集的浆料流(206)；(g)再循环管道(206)，其经布置以将包含固体C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液化一污染的含烃气流的方法，所述方法包含至少以下步骤：(a)提供一污染的含烃气流(20)，所述污染物为CO2；(b)冷却所述污染的含烃气流(20)以获得一经部分液化流(70)；(c)在分离器(5)中分离所述经部分液化流(70)，从而获得一气态流(80)及一液流(90)；(d)通过将所述液流(90)传递至一直接接触热交换器(200)冷却步骤(c)中获得的所述液流(90)，从而获得一多相流(201)，所述多相流(201)含有至少一液相及一固相，所述固相含有CO2粒子；(e)在一固液分离器(202)中分离所述多相流(201)，从而获得一CO2耗乏的液流(141)及一CO2富集的浆料流(140)；(f)将所述CO2耗乏的液流(141)传递至另一冷却、减压及分离阶段，所述另一冷却、减压及分离阶段产生一气态流(190)、一经纯化液流(205)以及另一CO2富集的浆料流(206)；(g)将至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)传递至所述直接接触热交换器(200)以提供冷却功能并且与步骤(c)中获得的所述液流(90)混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 EP 15197898.81.一种液化一污染的含烃气流的方法，所述方法包含至少以下步骤：(a)提供一污染的含烃气流(20)，所述污染物为CO2；(b)冷却所述污染的含烃气流(20)以获得一经部分液化流(70)；(c)在分离器(5)中分离所述经部分液化流(70)，从而获得一气态流(80)及一液流(90)；(d)通过将所述液流(90)传递至一直接接触热交换器(200)冷却步骤(c)中获得的所述液流(90)，从而获得一多相流(201)，所述多相流(201)含有至少一液相及一固相，所述固相含有CO2粒子；(e)在一固液分离器(202)中分离所述多相流(201)，从而获得一CO2耗乏的液流(141)及一CO2富集的浆料流(140)；(f)将所述CO2耗乏的液流(141)传递至另一冷却、减压及分离阶段，所述另一冷却、减压及分离阶段产生一气态流(190)、一经纯化液流(205)以及另一CO2富集的浆料流(206)；(g)将至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)传递至所述直接接触热交换器(200)以提供冷却功能并且与步骤(c)中获得的所述液流(90)混合。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中获得的所述多相流201的所述固相含有平均尺寸大于50微米、优选大于100微米、更优选大于200微米或大于350微米的CO2粒子。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成步骤(c)中获得的所述液流(90)的分子及形成步骤(f)中获得的所述至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)的分子在所述直接接触热交换器(200)中的滞留时间大于10秒。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将步骤(c)中获得的所述液流(90)传递至一直接接触热交换器(200)包含使所述液流(90)穿过一减压装置(6)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(d)中获得的所述多相流(201)的温度大于10℃低于所述CO2霜点。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(g)中传递至所述直接接触热交换器(200)的所述至少部分所述另一CO2富集的浆料流(206)包含CO2粒子，其在所述直接接触热交换器(200)中充当种子颗粒。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述直接接触热交换器(200)中的压力及温度使得气相、液相以及固相同时存在。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(e)的所述固液分离器(202)包含一个或多个旋风分离器、一个或多个过滤器或一个或多个基于重力的沉降容器。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(f)包含(f1)使所述CO2耗乏的液流(141)穿过一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·赫鲁嫩代克，R·E·G·波尔特，N·拉格埃文，M·G·范阿肯，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL