从酸性气体中去除CO2的方法技术

本发明专利技术涉及通过在两个步骤中进行的低温蒸馏从酸性气体中去除CO2的方法。首先使进料混合物在第一蒸馏塔中在高压(至少45巴)下蒸馏。然后使顶部产物或其一部分在加热后在较低压力(低于45巴)下进行第二蒸馏步骤。第二蒸馏步骤的顶部产物是高纯度(高于99mol.％)的甲烷。将第二蒸馏步骤的底部产物循环回到第一蒸馏塔。本发明专利技术的方法在较高的酸组分水平下也能使甲烷完全分离，较为经济且不引起固态CO2的累积，固态CO2的累积是低温蒸馏中常见的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及酸性气体纯化的领域，且具体地涉及通过低温蒸馈从酸性气体中去除 二氧化碳。
技术介绍
本专利技术解决了从二氧化碳与甲烷的混合物（例如酸性气体）中去除二氧化碳的问 题。酸性气体是含有酸性气体组分例如二氧化碳（CO 2)和硫化氢（H2S)的天然气。 世界上约40 %的天然气储备含有可观浓度的二氧化碳和硫化氢。这些酸性气田在 欧洲、非洲、北美洲和南美洲以及远东都有发现；中东和中亚拥有最大容量。为有效地利用 酸性气体中的烃类，酸性组分0) 2和H 2S需要被去除。近年来，在对于能够使得这些储备的 开采在经济上便利的新技术的开发方面，努力在增加。同时，全球性和地区性的环境法规推 进了对大气中CO 2排放的不断增加的限制。 对于酸性气田的开采，主要的经济驱动力是分离并回收酸性气体组分（C02、H 2S) 的费用。当流含有大量酸性组分时，采用胺的(：02和H2S的传统化学分离不具有竞争力，因 为这牵涉到与要去除的组分量成比例的高成本。另一个问题是，在已知的分离工艺中，组分 (：0 2和H2S作为低压蒸气而分离，因此导致用于再注入的再压缩费用高。 在现有技术中，低温工艺是已知的并且在酸性气体中用于将二氧化碳与甲烷分 离。然而，低温蒸馏中的问题在于蒸馏塔内部的固态二氧化碳的累积。在现有技术中，两种 低温工艺是已知的并且当前在工业应用中使用，其中避免了累积。这些是在US4318723中 描述的Ryan Holmes工艺以及在US4533372中描述的CFZ (受控冷冻区）工艺。 在Ryan Holmes工艺中，固态二氧化碳的累积通过向天然气中加入第三组分（通 常是C3~C6烃类）来解决，该第三组分防止蒸馏塔内的二氧化碳的凝固。因此，该加入的 组分必须在再生单元中从低温蒸馏的底部产物中分离。（要加入并分离的）第三组分的添 加引起投资成本（CAPEX)和运行成本（OPEX)的增加。 CFZ工艺基于复合的低温蒸馏塔。在塔的特定区域，即受控冷冻区，允许二氧化碳 凝固，在该区，沉积的固态CO2必须被融解并提取。该工艺需要特别设计的塔。具有特别设 计的复合固-液分离塔的使用导致CAPEX和OPEX成本的增加。 其他工艺例如在US4284423中有记载，其是通过蒸馏将C〇2与甲烷分离的工艺，其 中，气体混合物首先供应至低压塔随后至高压塔。在进入高压塔之前，来自低压塔的气流需 要被压缩并冷却。在用商业工艺模拟器重现该示例性工艺时，发现该工艺引起固态(：0 2的 形成。 DE2622662公开了将(：02与甲烷分离的蒸馏工艺，其中来自高压蒸馏塔的顶部产物 被冷却并完全冷凝，并且随后供应至在较低压力下运行的第二塔中。用商业工艺模拟器重 现该示例性工艺显示该工艺的模拟没有达到收敛。 因此，期望提供一种不具有上述缺点的从酸性气体中去除CO2的工艺。具体地，该 工艺应当在高酸性组分水平中也实现甲烷的完全分离，避免固态CO 2析出，而且是经济的。 4
技术实现思路
CO2的进 CN 104704308 A 说明书 2/7页为更好地满足一个或多个前述期望，本专利技术在一方面提供从包含甲烷和 料混合物中去除CO2，该方法包括：[0012I^(a)使进?4混合物在至少45巴的压力下在第一蒸馏塔或蒸馏塔的第一部分进行 第一蒸馏步骤，在蒸馏后产生包含CO2的第一底部产物流以及包含c02和甲烷的第一顶部产 物流， ' ^0131 (b)加热该第一顶部产物流或部分第一顶部产物流，以分别产生加热的第一顶部 产物流、加热的部分第一顶部产物流，其中加热进行至比该流在随后第二蒸馏步骤的压力 下的露点更高的温度， (c)分别使加热的第一顶部产物流或加热的部分第一顶部产物流在低于45巴的 压力下在第二蒸馏塔或蒸馏塔的第二部分进行第二蒸馏步骤，由此产生包含甲烷的第二顶 部产物流以及第二底部产物流， (d)将该第二底部产物流供应至该第一蒸馏塔或该蒸馏塔的第一部分。【附图说明】 图1示出根据本专利技术的实施方式图解。图2示出根据本专利技术的实施方式的 方法图解，其中，使第一顶部产物流分开。图3示出根据本专利技术的实施方式图解，具 有三个塔。【具体实施方式】 本专利技术涉及低温蒸馏方法，其中，该应用由循环式工艺组成，包括在不同压力下的 两个蒸馏步骤，且带有中间加热步骤。在第一步骤中，进料混合物在预设的高压下蒸馏，并 且在将至少其一部分加热后，所得的顶部流在预设的低压下蒸馏。该方法产生基本上纯的 甲烷流作为顶部流，并且将包含CO 2和其他组分的底部流循环回第一蒸馏步骤。由于甲烷 作为纯的流而得到，本专利技术也是从甲烷与0)2的混合物中分离或纯化甲烷。 在本专利技术中，提供包含CO2和甲烷的进料混合物。对可存在的CO 2的含量没 有特别的限制，并且当前能够处理具有高含量CO2的气体混合物。在优选的实施方式 中，进料混合物是酸性气体，即，含有酸性组分〇) 2和H 2S的天然气。根据来源不同，酸性气 体可以含有高达80mol. %的CO2和不同含量的H2S。除酸性组分和甲烷外，酸性气体可以含 有少量更高级的烃，例如乙烷和丙烷。进料混合物中硫化氢和烃的含量不被认为是关键的， 因为这些组分不会引起凝固问题。在另一个实施方式中，该进料混合物可以是生物气。生 物气指的是，有机物在不存在氧气的情况下分解而获得的气体，并且主要含有甲烷和C0 2。 在步骤（a)中，使进料混合物在至少45巴的压力下在第一蒸馏塔或蒸馏塔的第一 部分进行第一蒸馏步骤，在蒸馏后产生包含CO 2的第一底部产物流以及包含CO2和甲烷的第 一顶部产物流。首先，高压蒸馏步骤在使得固态二氧化碳不在该部分的上部形成的压力下 进行。优选地，第一蒸馏步骤中的压力在45~55巴的范围内，通常在50巴左右。优选地， 进入第一蒸馏步骤的进料流的温度约为其在给定压力下的露点温度、或者可以更低。如果 温度在混合物的露点温度之下，是有利的，因为以这样的方式，低压塔中的回流比被降低， 5 CN 104704308 A 说明书 3/7页 并且因此塔的该部分也更小。该步骤在第一蒸馏塔中进行，但也可以采用具有至少两个在不同压力下操作的部 2的蒸馏塔并且在该蒸馏塔的具有高压的部分实施第一蒸馏步骤。在此情况下，蒸馏塔的 高压部分在至少45巴，优选为45~5 5巴范围内，通常为约50巴的压力下操作。第一底部产物流主要含有C〇2。由于％在高压下获得，相比于用胺吸收c〇2的常 规处理，其可以有利地用于其他目的。优选地，将重沸器设置在蒸馏塔的第一部分或第一蒸 馏塔的底部。使具有增加的甲烷量的含 C〇2和甲烷的第一顶部产物流在加热后进行第二蒸 馏步骤。在步骤（b)中，将该第一顶部产物流或其部分加热至比混合物在随后第二蒸馏步 骤的压力下的露点更高的温度，由此产生加热的第一顶部产物流（或加热的部分第一顶部 产物流）。本文使用加热来表示产物流温度的任意升高，也包括过热，过热表示加热至在混 合物于给定压力下的露点之上的温度。第一顶部产物流或其部分被加热到的温度由混合物 在第二蒸馏步骤的压力下的露点决定。为在进入第二蒸馏步骤的流中避免固态 c〇2形成， 将产物流或其部分加热至比混合物在第二蒸馏步骤压力下的露点更高的温度，优选比露点 高1~10°C，更优选高3~8。(：。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从包含甲烷和二氧化碳(CO2)的进料混合物中去除二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括：(a)使所述进料混合物在至少45巴的压力下在第一蒸馏塔或蒸馏塔的第一部分进行第一蒸馏步骤，在蒸馏后产生包含CO2的第一底部产物流以及包含CO2和甲烷的第一顶部产物流，(b)加热所述第一顶部产物流或部分所述第一顶部产物流，以分别产生加热的第一顶部产物流、加热的部分第一顶部产物流，其中，所述加热进行至比所述流在随后第二蒸馏步骤的压力下的露点更高的温度，(c)分别使所加热的第一顶部产物流或所加热的部分第一顶部产物流在低于45巴的压力下在第二蒸馏塔或所述蒸馏塔的第二部分进行第二蒸馏步骤，由此产生包含甲烷的第二顶部产物流以及第二底部产物流，(d)将所述第二底部产物流供应至所述第一蒸馏塔或所述蒸馏塔的第一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·佩莱格里尼，
申请(专利权)人：代表MT创新中心的斯塔米卡邦有限公司，L·A·佩莱格里尼，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL