天然气综合净化分离方法技术

油田伴生天然气综合净化分离方法，包括以下步骤：　　　　ａ、原料气经变压吸附（ＰＳＡ）装置进行脱水、脱硫化物、脱二氧化碳、脱Ｃ↓［２］以上烷烃，得到合格的净化天然气；变压吸附装置脱除的包含ＣＯ↓［２］及水、少量硫化物、Ｃ↓［２］以上烷烃等杂质的气体称为解吸气；　　　　ｂ、ａ步骤脱除的解吸气经过精脱硫、干燥预处理后压缩送入吸收蒸出塔，从再生塔上部侧线得到液体正丙烷，回收塔顶得到不凝气：乙烷、丙烷混和气体；　　　　ｃ、吸收正丙烷后的混和气进入冷凝蒸出塔，精馏获得含量９５～９９．９％的液态二氧化碳；塔顶含甲烷、乙烷和部分ＣＯ↓［２］的不凝气加压后回到上述的变压吸附装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合气体的分离提纯技术，特别涉及油田伴生天然气中各组分的有效分离提纯方法。
技术介绍
我国油田大多分布在北方地区，且老油田居多，为了提高油田的产出率，很多油田已进入需要注入CO2的三次采油阶段，生产过程中产生大量的高含二氧化碳天然气(CO2含量0.5％～40％)，给此类天然气的开发、应用产生很大的影响，还易造成环境污染。目前，油田伴生天然气的利用，一般为先将硫化物脱除，再脱除CO2到3％以下，将含有CH4(主要成分)、C2H6、C3H8等组分的混合气体经脱水后送下游用户使用。一般未将天然气中的高附加值组分(如C2H6、C3H8)予以有效的分离纯化及回收利用。天然气中CO2的脱除方法有溶剂法、膜分离法等。比如采用溶剂法回收CO2，得到的净化气中CO2可降低至0.2～0.5％，工艺传统可靠，运行稳定，是目前的主流方法。这种方法的缺点为溶剂再生要耗费大量蒸汽(0.5～0.6T蒸汽/T CO2)，且溶液泵的动力消耗大(36KW·h/T CO2)，溶剂的降解现象会腐蚀钢质设备，从而造成运行费高，检修频繁，设备寿命短等问题。膜分离技术的优点为设备少，能源消耗极低，运行稳定可靠，但在目前的技术水平下，会受制于膜材料的技术性能。采用这一技术的装置存在两大问题，一是净化度不高，净化气中CO2体积分数高达3～6％；此外有用组分(CH4及烃类)损失太大，在12～20％。若将净化气中CO2控制在3％以下，则需要用二至三级膜装置，有用组分损耗将进一步增加。现有天然气的净化技术存在如下问题：(1)通常的净化流程由脱硫、脱CO2、脱水等单独化工单元组成，各单元之间相对独立，设备多，流程长，运行费用高，维修工作量大。(2)没有对天然气中CO2，C2H6、C3H8等有用组分进行有效分离，以提高其附加值，并结合油田实际情况加以利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的油田伴生天然气的综合净化分离方法，该方法能够分别予以回收或合理利用油田伴生天然气的各个组分，全流程达到零排放的目的。本专利技术油田伴生天然气综合净化分离方法包括以下两部分(见图1)：-->1、天然气净化这部分的目的是将天然气中的CO2、少量硫化物、CH3OH、氯离子、C2以上烷烃组分及水分全部脱除，以获得高品质净化天然气。原料气经水洗，分离游离液滴，PSA(变压吸附)脱水、脱CO2、脱烃(C2以上烷烃)得到合格的净化天然气，吸附装置脱除的包含CO2及水、少量硫化物、C2以上烷烃等杂质的气体称为PSA解吸气。2、回收纯化这部分的目的是从PSA解吸气中进一步分离、纯化以获得单独的液体二氧化碳，液体正丙烷，乙烷、丙烷混合气体便于存储、运输、分类使用。PSA解吸气经压缩通过脱硫、脱水装置后送入吸收蒸出塔和再生塔，从再生塔得到液体正丙烷(塔顶不凝气为单纯的乙烷、丙烷混和气体，可用作焊接用气)；回收正丙烷后的混和气进入冷凝蒸出塔，精馏获得含量95～99.9％的液体CO2，塔顶的不凝气(含甲烷、乙烷和部分CO2)加压后回到上述的PSA装置，实现零排放和有用气体的100％回收。具体地，本专利技术油田伴生天然气综合净化分离方法包括以下步骤：a、原料气经变压吸附(PSA)装置进行脱水、脱硫化物、脱二氧化碳、脱C2以上烷烃，得到合格的净化天然气；吸附装置脱除的包含CO2及水、少量硫化物、C2以上烷烃等杂质的气体称为解吸气；b、解吸气经过精脱硫、干燥预处理后压缩送入吸收蒸出塔，从再生塔上部侧线得到液体正丙烷；回收塔顶不凝气：乙烷、丙烷混和气体；c、吸收正丙烷后的混和气进入冷凝蒸出塔，精馏获得含量95～99.9％的液态二氧化碳；塔顶含甲烷、乙烷和部分CO2的不凝气加压后回到上述的变压吸附装置。原料气经水洗，分离游离液滴后再进入变压吸附装置，得副产物甲醇溶液。上述变压吸附(PSA)装置由两塔或两塔以上的吸附塔组成，每个吸附塔中采用相同方法装填同样品种和数量的固体吸附剂。变压吸附工艺过程包括吸附A(强化吸附A1)，顺逆向降压(ED)，逆放(BD)，置换(P)，抽真空(VC)，顺逆向升压(ER)，最终升压(FR)。变压吸附装置净化操作压力为1.0～9.0MPa，温度为常温。PSA解吸气采用湿式气柜缓冲后再进行预处理送入吸收蒸出塔，其预处理方法是：经两级压缩后进入粗脱硫装置，脱除无机硫，再经压缩机三级压缩至3.0～4.0MPa，进入精脱硫装置脱除有机硫，将硫化物除至1ppm以下，再通过变温吸附脱除水分至露点≤-60℃。经预处理的混和气送入吸收蒸出塔，在该塔中采用正戊烷吸收正丙烷，吸收液送入再生-->塔，将溶剂正戊烷再生循环使用。再生塔上部获得99～99.9％的液体纯丙烷产品，塔顶不凝气为单纯的乙烷、丙烷混和气体。本专利技术方法净化部分由于采用PSA工艺，用压差作为传质推动力，吸附剂的再生不需要加热，从而不消耗蒸汽，另外吸附剂为固体固定床，不流动不耗能。经测试净化过程耗能仅4～5KW/1000Nm3天然气，其运行费用仅为液相法的20～35％。另外PSA工艺一次性将CO2、C2以上烃类，少量硫化物及水全部净化达标，较传统的液相法脱CO2、变温吸附脱水、精脱硫工艺来说，流程短、能耗低。本专利技术方法全流程实现无排放，这是传统工艺无法实现的。回收组分纯化装置，采用了吸收与精馏的有机结合工艺，从而使各组分物尽其用，大幅提高其附加值。而且PSA装置全电脑控制，自动运行，安全稳定节省人力资源，是一种新型的节能、环保、具有实际应用价值的天然气净化工艺。附图说明图1工艺流程简图图2工艺流程示意图如图2所示本专利技术的天然气综合净化处理装置，天然气净化部分包括水洗塔10、水分离器9、变压吸附装置8、真空泵7，水洗塔底端连接油田伴生气进口，变压吸附装置设有净化天然气出口、底端解吸气出口连接气柜；解吸气预处理部分包括气柜11、压缩机12、并排配置的脱硫塔1、并排配置的精脱硫塔3、并排配置的干燥塔2，干燥塔顶端连接吸收蒸出塔、底端连接变压吸附装置；天然气回收纯化部分包括冷凝蒸出塔4、再生塔5、吸收蒸出塔6，吸收蒸出塔底端连接再生塔、顶端连接冷凝蒸出塔，再生塔中部连接液体丙烷出口、顶端连接乙烷和丙烷混和气出口、底端连接吸收蒸出塔，冷凝蒸出塔上部连接液体二氧化碳出口、顶端连接干燥塔、底端连接吸收蒸出塔。具体实施方式以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术做进一步详述，但不应将此理解为本专利技术主题范围仅限于以下实施例，凡基于本专利技术上述思想内容的技术方案均应属于本专利技术的范围。油田伴生天然气综合净化分离方法包括两部分：1、天然气净化：油田伴生天然气(特别是油田三次采油伴生天然气)中通常除含有0.5％-40％的CO2外还含有大量游离液滴，其游离液滴中含有大量的cl-离子(500～5000mg/L)及CH3OH(20～50％)，为便于后续天然气净化及CH3OH回收利用，可以利用天然气自身压力采用高压水洗法-->将其脱除，获得的副产物甲醇溶液可返回油田使用，无废物排放。脱除cl-、CH3OH后的天然气经分离游离液滴后进入变压吸附(PSA)装置，将CO2、少量硫化物及C2以上的烃类、原料气中的饱和水脱除，使CO2在0.2～3％之间，露点在40～-60℃，C2以上烃类组分在10ppm～10000ppm，或根据需要调节，得到合格的净化天然气本文档来自技高网...

【技术保护点】
油田伴生天然气综合净化分离方法，包括以下步骤：ａ、原料气经变压吸附（ＰＳＡ）装置进行脱水、脱硫化物、脱二氧化碳、脱Ｃ↓［２］以上烷烃，得到合格的净化天然气；变压吸附装置脱除的包含ＣＯ↓［２］及水、少量硫化物、Ｃ↓［２］以上烷烃等杂质的气体称为解吸气；ｂ、ａ步骤脱除的解吸气经过精脱硫、干燥预处理后压缩送入吸收蒸出塔，从再生塔上部侧线得到液体正丙烷，回收塔顶得到不凝气：乙烷、丙烷混和气体；ｃ、吸收正丙烷后的混和气进入冷凝蒸出塔，精馏获得含量９５～９９．９％的液态二氧化碳；塔顶含甲烷、乙烷和部分ＣＯ↓［２］的不凝气加压后回到上述的变压吸附装置。

【技术特征摘要】
1.油田伴生天然气综合净化分离方法，包括以下步骤：a、原料气经变压吸附(PSA)装置进行脱水、脱硫化物、脱二氧化碳、脱C2以上烷烃，得到合格的净化天然气；变压吸附装置脱除的包含CO2及水、少量硫化物、C2以上烷烃等杂质的气体称为解吸气；b、a步骤脱除的解吸气经过精脱硫、干燥预处理后压缩送入吸收蒸出塔，从再生塔上部侧线得到液体正丙烷，回收塔顶得到不凝气：乙烷、丙烷混和气体；c、吸收正丙烷后的混和气进入冷凝蒸出塔，精馏获得含量95～99.9％的液态二氧化碳；塔顶含甲烷、乙烷和部分CO2的不凝气加压后回到上述的变压吸附装置。2.根据权利要求1所述油田伴生天然气综合净化分离方法，其特征在于：a步骤原料气经水洗，分离游离液滴后再进入变压吸附装置，得副产物甲醇溶液。3.根据权利要求1所述油田伴生天然气综合净化分离方法，其特征在于：所述变压吸附(PSA)装置由两塔或两塔以上的吸附塔组成，每个吸附塔中采用相同方法装填同样的品种和数量的固体吸附剂。4.根据权利要求3所述油田伴生天然气综合净化分离方法，其特征在于：变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰治淮，朱代希，郑勇，余兰京，杨玉玺，刘清源，
申请(专利权)人：四川省达科特化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：90