一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法技术

本发明专利技术属于气体净化技术领域，涉及一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法。本发明专利技术提出了吸收‑高压闪蒸‑低压闪蒸‑热闪蒸‑吸收的工艺流程，热闪蒸气同时用作低压闪蒸的气提气，采用活化MDEA吸收液，可以降低系统能耗。

A method of removing carbon dioxide from high pressure natural gas

【技术实现步骤摘要】
一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法
本专利技术属于气体净化
，涉及一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法。
技术介绍
从地层中开采出的天然气中大多含有CO2等酸性气体，其存在会在天然气储运和利用过程中引起管道腐蚀、燃气热值降低、生成水合物等问题。因此，脱碳是天然气预处理中非常重要的环节。目前天然气脱碳的方法很多，如醇胺法、膜分离法等。其中N-甲基二乙醇胺（MDEA）脱碳因具有处理量大、脱除率高等优点而被广泛应用于工业生产中。MDEA与CO2的反应机理比较复杂。从化学观点来看，MDEA等叔胺含有一个叔氮原子作为活性基团，这就意味这个溶液吸收CO2仅生成碳酸氢盐，因此可以进行加热再生，它的蒸汽消耗远比伯、仲胺与CO2生成颇为稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。因此，MDEA等叔胺被广泛应用于各种脱除CO2的过程中。MDEA等叔胺与CO2反应途径如下：（1）（2）(1)+(2)式：（3）。反应受(1)控制，反应(1)是CO2水化反应，在25℃时反应速度常数KOH=1041／mo1.s，[OH]=10-3～10-5mol。所以反应(3)是很慢的反应。当在叔胺溶液中加入少量的活化剂R，NH时，吸收CO2的过程可以用穿梭机理来解释：活化剂在表液膜面吸收了CO2，然后向液相传递了CO2，而活化剂又被再生，继续吸收扩散过来的CO2，这样活化剂成为CO2的载体，从本质上加速了CO2传质速度。吸收CO2反应按下面的历程进行。（4）（5）（4）+（5）+（2）式：（6）。当前，对各种活化剂的研究比较活跃，已形成许多以N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主的各种配方型溶剂，典型的如BSAF的aMDEA系列、DOW的UCARSOL™系列、INEOS的GAS/SPEC、Huntsman的JEFFTREAT系列。在工艺流程方面，根据实际工况，典型的为单级吸收－再生塔底热再生流程如CN107073386A、CN104619395A等；CN105126576A提出了一种单级吸收－高压闪蒸－再生塔底热再生流程；CN1107530C提出了一种双级吸收－高压闪蒸—低压闪蒸—再生塔底热再生流程。这些流程在达到脱碳要求的同时，尽可能地降低了处理过程的能耗。但是，对于高压高含CO2的天然气，采用现有技术处理，仍需要较高的能耗。
技术实现思路
本专利技术采用一种新型的处理工艺，并采用配方型MDEA溶液，用于高压高含CO2的天然气脱除CO2，与现有技术相比，可以明显降低能耗。本专利技术的主要技术方案：脱除高压天然气中二氧化碳的方法，其特征在于包含以下步骤：第一步，吸收，使高压高含CO2的天然气进入吸收塔与吸收液逆流接触进行吸收，从所述吸收塔的塔顶和塔底分别得到净化气和富含二氧化碳的富液；第二步，高压闪蒸，使吸收了CO2的吸收液进行高压闪蒸，以除去其中所溶解的甲烷和其它烃类，高压闪蒸压力0.8-1.2MPa；第三步，低压闪蒸，使闪蒸出烃类的吸收液进入低压闪蒸，在低压闪蒸罐内同时被热闪蒸气气提，低压闪蒸压力为常压-0.08MPa；第四步，加热低压闪蒸后吸收液；对低压闪蒸后的吸收液进行加热，使其温度升高3-15℃；第五步，热闪蒸，使加热后的吸收液进行热闪蒸，热闪蒸压力为0.01-0.09MPa；第六步，吸收液冷却，从热闪蒸步骤出来的吸收液冷却，循环回吸收塔。一般地，所述吸收液进入吸收塔的温度为60-75℃。所述吸收液在低压闪蒸的同时被热闪蒸气气提，低压闪蒸压力为0.01-0.08MPa。所述将低压闪蒸后的吸收液加热5-10℃后再次进行热闪蒸，热闪蒸压力为0.01-0.08MPa。所述热闪蒸的闪蒸气作为低压闪蒸的气提气。本专利技术所采用的吸收液为添加了活化剂的配方型MDEA溶液，典型的活化剂为二乙醇胺、哌嗪及其衍生物或位阻胺等。所述吸收液含有消泡剂或缓蚀剂。本专利技术所述吸收塔所涉及使用的具体的装置对本领域的技术人员来说是公知的。与现有技术比较，本专利技术的高压天然气中脱除二氧化碳的方法的优点在于：仅采用闪蒸的方法解吸出吸收液所吸收的CO2，热闪蒸的闪蒸气作为低压闪蒸的气提气，可以进一步降低处理过程的能耗。附图说明图1是本专利技术实施例脱除高压天然气中二氧化碳的工艺流程示意图。图中：1-吸收塔，2-高压闪蒸罐，3-低压闪蒸塔，4-溶液加热器，5-热闪蒸塔，6-溶液冷却器，7-溶液泵，10～100-管道。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术加以详细描述，但本专利技术并不限于这些实例。以下实施例的方法参考附图1。实施实例一某天然气压力8.0MPa、CO2含量20%（体积比，下同），温度20℃，从吸收塔1下部进入，与吸收塔上部下来的位阻胺活化MDEA溶液密切接触，脱除其中的CO2，净化天然气CO2含量2.2%从吸收塔底部出来的富含CO2的吸收液经过液力透平回收能量后，进入高压闪蒸罐2，控制高压闪蒸罐的压力为1.2MPa，闪蒸出所含大部分烃类后的富吸收液然后进入低压闪蒸塔3，控制低压闪蒸塔3的压力为0.03MPa，富吸收液在低压闪蒸塔内闪蒸的同时被热闪蒸气气提。从低压闪蒸塔3出来的CO2可以回收利用或放空，从低压闪蒸塔3出来的吸收液被加热器4加热，使其温度升高10℃，吸收液加热器4热量消耗为300KW/kNm3CO2，加热后吸收液进入热闪蒸塔5继续闪蒸，热闪蒸塔5的压力为0.08MPa，从热闪蒸塔5顶出来的热闪蒸气去低压闪蒸塔3下部气提，从热闪蒸塔5出来的吸收液经冷却器6冷却到65℃后循环回吸收塔1重新吸收。对比例一实施例一的天然气，采用单级吸收－再生塔底热再生流程，热量消耗为640KW/kNm3CO2。实施实例二某天然气压力6.5MPa、CO2含量23%，温度40℃，应用本申请方法，采用羟乙基哌嗪活化MDEA溶液脱碳，贫液温度为75℃，高压闪蒸的压力为1.2MPa，低压闪蒸的压力为常压，加热后的吸收液温度升高5℃，热闪蒸塔5的压力为0.01MPa，净化天然气CO2含量1.8%，吸收液加热器热量消耗为330KW/kNm3CO2。对比例二实施例二的天然气，采用单级吸收单级吸收－高压闪蒸－再生塔底热再生流程，热量消耗为700KW/kNm3CO2。实施实例三某天然气压力4.0MPa、CO2含量18%，温度30℃，应用本申请方法，采用二乙醇胺活化MDEA溶液脱碳，贫液温度为70℃，高压闪蒸的压力为0.8MPa，低压闪蒸的压力为0.08MPa，加热后的吸收液温度升高8℃，热闪蒸塔5的压力为0.09MPa，净化天然气CO2含量2.5%，吸收液加热器热量消耗为360KW/kNm3CO2。对比例三实施例三的天然气，采用一种双级吸收－高压闪蒸—低压闪蒸—再生塔底热再生流程。再生热量消耗为460KW/kNm3CO2。...

【技术保护点】
1.一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法，其特征在于包含以下步骤：/n第一步，吸收，使高压高含CO

【技术特征摘要】
1.一种脱除高压天然气中二氧化碳的方法，其特征在于包含以下步骤：
第一步，吸收，使高压高含CO2的天然气进入吸收塔与吸收液逆流接触进行吸收，从所述吸收塔的塔顶和塔底分别得到净化气和富含二氧化碳的富液；
第二步，高压闪蒸，使吸收了CO2的吸收液进行高压闪蒸，以除去其中所溶解的甲烷和其它烃类，高压闪蒸压力0.8-1.2MPa；
第三步，低压闪蒸，使闪蒸出烃类的吸收液进入低压闪蒸，在低压闪蒸罐内同时被热闪蒸气气提，低压闪蒸压力为常压-0.08MPa；
第四步，加热低压闪蒸后吸收液；对低压闪蒸后的吸收液进行加热，使其温度升高3-15℃；
第五步，热闪蒸，使加热后的吸收液进行热闪蒸，热闪蒸压力为0.01-0.09MPa；
第六步，吸收液冷却，从热闪蒸步骤出来的吸收液冷却，循环回吸收塔。


2.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛松柏，朱道平，周志斌，余勇，陈园园，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化南京化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32