从烃类中去除二氧化碳的方法和系统技术方案

本公开涉及从烃类中去除二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：(a)使包含烃类和二氧化碳的原料流与一个或多个气体分离膜接触以产生烃富集的渗余物气体流和富含二氧化碳的渗透气体流，相比于所述原料流，所述渗余物气体流包含较少的二氧化碳；和(b)使所述渗余物气体流或所述渗透气体流的至少一种通过吸收装置以产生烃富集的气相和包含所述二氧化碳的液体吸收剂相。本公开还涉及用于进行上述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从烃流中去除二氧化碳的方法和系统。背景天然气是主要包含甲烷的轻烃燃料的重要来源，并且由于与从原油中精炼的传统燃料相比其广泛的可用性和相对容易提取而越来越多地被用于代替传统燃料。然而，许多天然气储层包含诸如二氧化碳(CO2)的相当高部分的杂质。一些天然气储层可包含高于30％的CO2含量，例如50％至60％和高达70％-90％。其他杂质可包括诸如硫化氢(H2S)、氮气(N2)和一氧化碳(CO)的化合物。然而，在大多数储层中，CO2通常形成提取的粗天然气的主要杂质成分。因此，在天然气可有效用于能源产生之前需要处理粗天然气以去除CO2。因此，本领域有许多方法以从诸如天然气的粗烃流中去除CO2。一种已知方法涉及气体分离方法，其中使粗天然气流动通过膜。由于天然气中的不同气体组分以不同于甲烷的渗透速率的速率渗透膜，因此粗天然气体流被分离成甲烷富集流和杂质富集流。然而，这种方法的一个缺点是用于分离的初级驱动力是渗透流中的渗透组分和渗余物流的分压的差。因此，分离效率随时间降低，因为较少的杂质保持在天然气流中夹带。此外，由于一些甲烷被认为连同杂质渗透通过膜，因此可能有甲烷产率显著损失高达20％。然而气体分离技术的另一缺点在于以气体形式分离诸如CO2的杂质。由于不可将诸如CO2和H2S的酸性气体直接排放至环境，因此需要提供CO2的储存设施，其通常需要压缩步骤以转化气态CO2为用于最佳储存的高压状态。该压缩步骤需要大量消耗能源并且导致高的能量消耗和成本。用于从烃类中去除CO2的另一已知方法是气体洗涤，其中使天然气与诸如填充床塔的吸收塔中的合适吸收剂介质接触。通常，使用诸如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙基胺(DIPA)的胺吸收剂，因为它们容易吸收诸如CO2的酸性气体。然而，气体洗涤的缺点之一在于它需要采购昂贵的胺吸收剂并且其需要通过使用高温气体(例如，流体)分离来恒定再生以再生再循环返回至吸收塔用于进一步洗涤的贫胺流。再生过程不可避免地导致一些胺损失并且需要定期装满胺吸收剂。此外，已知吸收塔产生诸如液泛、起泡和夹带的问题并且安装和维护是昂贵的。因此，亟需提供用于从烃类中去除CO2的方法和系统，其克服或至少改善上述公开的缺点。特别地，亟需提供用于从包含高浓度的CO2的原料流产生具有不大于10％，优选小于5％，更优选小于3％的二氧化碳的产品天然气流的方法或系统，其克服或改善上述提出的缺点。概述在一个方面中，提供了用于从烃类中去除二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：(a)使包含烃类和二氧化碳的原料流与一个或多个气体分离膜接触以产生烃富集的渗余物气体流和富含二氧化碳的渗透气体流，相比于原料流渗余物气体流包含更少的二氧化碳；和(b)使余物气体流或渗透气体的至少一种渗流通过吸收装置以产生烃富集的气相和包含所述二氧化碳的液体吸收剂相。相比于烃类，原料流可包含主要量的CO2。在一个实施方案中，原料流可包含高达95％CO2。在另一实施方案中，原料流可包含至少约80％CO2。原料流中的烃类可包含轻C1-C4烃类，相比于其他轻烃类主要量的甲烷(CH4)。在一个实施方案中，原料流可包含约30％烃类，其中约29％为CH4并且剩余1％为C2-C4烃类。有利地，在公开的方法中，将至少一种由气体分离膜分离的流出物渗透物或渗余物流进一步通入吸收装置，增加从天然气中去除CO2的效率同时保持CH4的总产率。在公开的方法的一个实施方案中，使富含CO2并且压力和CH4含量低的渗透气体流与液体吸收剂接触。可通过渗透膜分隔渗透气体流和液体吸收剂以防止两相直接混合。可将渗透气体流中夹带的CO2吸收至液体吸收剂中并从渗透气体中去除，导致低压、甲烷富集的气相的形成。有利地，该低压、甲烷富集的气相可用作日用气体并且可用于就地产生能量。更有利地，该吸收步骤能够回收大量的在上游分离步骤期间连同CO2共同渗透通过气体分离膜的CH4，由此增加产品流中CH4的总产率。在公开的方法的替代实施方案中，使高压的甲烷富集的渗余物气体流与液体吸收剂而非CO2富集的渗透气体流接触。如此操作的一个优点在于它允许以便使得由渗透产生的CH4损失最小化的方式操作膜分离步骤。在该配置中，尽管从气体分离步骤中获得的渗余物气体包含大量的CO2，但在随后的吸收步骤期间可有效地去除夹带的CO2。例如，在一个实施方案中，第一膜分离步骤可为单级膜分离，其中尽管从原料天然气中去除较少的CO2，但有利地由于它的单级配置而有减少的烃损失。这提高了总CH4产率。此外，由于气体分离效率随着天然气原料中剩余的CO2的浓度而降低，因此具有单级气体分离步骤还用以最佳化CO2去除，因为可将气体分离装置设计成更小的(最小化单位碳排量(footprint))并且使用较少的能量(成本节约)。在另一方面中，提供了用于从烃类中去除二氧化碳的系统，所述系统包含：(a)一个或多个气体分离装置，配置其以接收包含烃类和二氧化碳的原料流，其中配置气体分离装置以产生烃富集的渗余物气体流和富含二氧化碳的渗透气体流；和(b)一个或多个吸收装置，其位于所述气体分离装置下游，配置吸收装置以接收渗余物气体流或渗透气体流的至少一种，并且其中配置吸收装置以产生烃富集的气相和包含二氧化碳的液体吸收剂相。相比于烃类，原料流可包含主要量的CO2。在一个实施方案中，相比于烃类，原料流可包含高达95％CO2。原料流中的烃类可包含轻C1-C4烃类，相比于其他轻烃类具有主要量的甲烷(CH4)。有利地，公开的系统连接气体分离装置与位于下游的膜接触器装置，其显著提高CH4的总产率并且提高CO2去除的效率。在本专利技术的另一有利方面中，公开的系统通过配置膜接触器装置以接收至少一种离开气体分离装置的渗透流出物或渗余物流出物而提供了设计灵活性。如参考上述方法讨论的，该灵活性允许气体分离的设计以表现出单级或者多级配置从而平衡操作者对最小化系统碳排量、最佳CO2去除并且同时最大化CH4产率的要求。定义本文使用的下列词语和术语应具有规定的含义：在本说明书的上下文中使用的“％CO2”是指mol％，除非另外规定。词语““基本上”不排除““完全地”，例如，““基本上没有”Y的组合物可为完全没有Y。必要时，可从本专利技术的定义中省略词语““基本上”。除非另外规定，术语“包括(comprisi本文档来自技高网...

【技术保护点】
从烃类中去除二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：(a)使包含烃类和二氧化碳的原料流与一个或多个气体分离膜接触以产生烃富集的渗余物气体流和富含二氧化碳的渗透气体流，相比于所述原料流，所述渗余物气体流包含更少的二氧化碳；以及(b)使所述渗余物气体流或所述渗透气体流的至少一种通过吸收装置以产生烃富集的气相和包含所述二氧化碳的液体吸收剂相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.08 MY 20120020241.从烃类中去除二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使包含烃类和二氧化碳的原料流与一个或多个气体分离膜接
触以产生烃富集的渗余物气体流和富含二氧化碳的渗透气体流，相比
于所述原料流，所述渗余物气体流包含更少的二氧化碳；以及
(b)使所述渗余物气体流或所述渗透气体流的至少一种通过吸收
装置以产生烃富集的气相和包含所述二氧化碳的液体吸收剂相。
2.如权利要求1所述的方法，其中相比于所述烃类，所述原料流
包含主要量的二氧化碳。
3.如权利要求2所述的方法，其中相比于所述烃类，所述原料流
包含高达95％CO2。
4.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述通过步
骤(b)包括在所述吸收装置内提供渗透膜以便由此确定由所述渗透膜
分隔的气体流动区域和液体流动区域。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述通过步骤(b)还包括使所述
渗余物气体流或所述渗透气体流的至少一种沿所述气体流动区域通
过，所述气体流动区域邻近在所述液体流动区域中流动的液体吸收剂
流。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述通过步骤(b)还包括使所述
液体吸收剂邻近所述渗余物气体流或所述渗透气体流而流动，以便将
至少部分在所述气体流中包含的二氧化碳吸收进入所述液体吸收剂。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述通过步骤(b)还包括使所述
液体吸收剂与所述渗余物气体流或所述渗透气体流以逆流配置形式流

\t动。
8.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其还包括选择相
比于甲烷对二氧化碳渗透性更好的所述气体分离膜。
9.从烃类中去除二氧化碳的系统，所述系统包括：
(a)一个或多个气体分离装置，配置其以接收包含烃类和二氧化
碳的原料流，其中配置所述气体分离装置以产生烃富集的渗余物气体
流和富含二氧化碳的渗透气体流；和
(b)一个或多个吸收装置，其位...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·努尔·法齐亚·伍穆斯塔帕，M·哈尼夫·穆哈利姆，法拉迪拉·卡迪克罕，阿兹曼·莎法维，亚拉赫·姆塔迷迪，
申请(专利权)人：马来西亚国家石油公司，
类型：发明
国别省市：马来西亚;MY