專利名稱：整合的強(qiáng)化采油方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與諸如氣化或轉(zhuǎn)化的合成氣生產(chǎn)方法整合的強(qiáng)化采油方法，其包括對來自兩種方法的二氧化碳進(jìn)行聯(lián)合捕集和回收。
背景技術(shù)：
鑒于原油供應(yīng)日益減少，強(qiáng)化采油(EOR)技術(shù)開始重新受到人們的關(guān)注。通常，利用油藏的自然壓力將原油驅(qū)入井眼中，原油通過井眼由普通泵帶到地表， 以此生產(chǎn)油料。生產(chǎn)一段時(shí)間后，油藏的自然壓力降低，產(chǎn)量也逐漸減小。在20世紀(jì)40 年代，生產(chǎn)者通過利用注入水、蒸汽和/或天然氣將原油驅(qū)入井眼中，然后將原油泵送到地表，以此來結(jié)合二次開米。一旦易于提取的油已被采出，生產(chǎn)者就可能轉(zhuǎn)向三次開采或強(qiáng)化采油(EOR)技術(shù)。一種已知的此類EOR技術(shù)是注入高壓CO2，這有助于使油藏再增壓。高壓0)2還充當(dāng)溶劑，溶解殘油，從而降低殘油粘度并且提高其流動(dòng)特性，以將殘油從老化油藏中泵出。利用CO2提高產(chǎn)油量的困難之一在于其需要大量的CO2，大量CO2的可獲得性受到限制。可利用天然源的CO2，但通常需要天然源靠近油藏以避免使這種利用不經(jīng)濟(jì)的管道的建造和使用。還考慮利用來自燃燒源(例如發(fā)電廠)的CO2 (參見例如US7299868和其中引用的出版物)，但CO2與燃燒氣體的分離困難并且通常被認(rèn)為不經(jīng)濟(jì)。近來，考慮將來自合成氣生產(chǎn)操作的CO2用于EOR中。參見例如US7481275。合成氣生產(chǎn)操作包括例如催化氣化和加氫甲烷化方法、非催化氣化方法和甲烷轉(zhuǎn)化方法。這些方法通常產(chǎn)生甲烷、氫氣和/或合成氣(氫氣和一氧化碳的混合物)中的一種或多種作為粗氣體產(chǎn)物，這些粗氣體產(chǎn)物可經(jīng)處理并最終用于發(fā)電和/或其它工業(yè)應(yīng)用。這些方法還產(chǎn)生CO2，其經(jīng)由酸氣去除方法而去除，正如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所知。以前，一直簡單地將這種CO2排放到大氣中，但鑒于對環(huán)境的關(guān)注，對這種CO2的捕集和封存/應(yīng)用變得日益必要。因此，EOR對于來自合成氣生產(chǎn)操作的CO2流而言是一種合理的出路(outlet)。至少一種此類將CO2副產(chǎn)物流用于EOR的合成氣生產(chǎn)操作目前位于大平原合成燃料廠(Great Plains Synfuels Plant)(靠近 Beulah, North Dakota USA)。在此設(shè)備中， 煤/褐煤氣化成含二氧化碳的合成氣流，該合成氣流經(jīng)由溶劑型酸氣去除技術(shù)分離。所得 CO2流(其大于95%純)被壓縮并經(jīng)由205英里超臨界CO2管道輸送至加拿大的油田以供 EOR 操作。此操作在 Perry 和 Eliason 的 “C02 Recovery and Sequestration at Dakota Gasification Company，，(October 2004)(可獲自 www.gasification.org)和達(dá)科他氣化公司(Dakota Gasification Company)網(wǎng)站(www. dakotagas. com)中有更加詳細(xì)地描述。此操作的缺點(diǎn)在于管道,這是因?yàn)檎J(rèn)為超臨界CO2是有害物質(zhì)。超臨界CO2管道 (尤其是長達(dá)205英里的管道)的建造、準(zhǔn)入、操作和維護(hù)成本昂貴。因此非常需要從合成氣操作中獲取CO2以用于EOR現(xiàn)場的更有利的方式。將CO2用于EOR的另一個(gè)缺點(diǎn)在于泵送到油藏中的CO2越多，則伴隨從井中出來的其它液體和氣體所產(chǎn)生的CO2也就越多。傳統(tǒng)上，將與石油一同生成的CO2分離并排放到大氣中；然而，由于采用合成氣生產(chǎn)操作，對環(huán)境的關(guān)注使得這種CO2排放不合宜。因此，非常希望將合成氣生產(chǎn)方法與EOR方法以一定的方式整合使得將CO2向大氣中的釋放降至最低(使CO2的捕集和封存最大化)，減少對長CO2輸送管道的需求并改善兩種方法的總體整合性、效率和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明提供這種整合。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供一種整合方法，用于(i)產(chǎn)生貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流，
(ii)產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物流以及(iii)提高得自地下油氣藏的含烴流體的產(chǎn)量，所述方法包括以下步驟(I)將加壓的二氧化碳流注入地下油氣藏中以提高經(jīng)由烴生產(chǎn)井得自所述地下油氣藏的含烴流體的產(chǎn)量，所述含烴流體包含二氧化碳；(2)從烴生產(chǎn)井回收所述含烴流體；(3)將所述含烴流體分離成(a)所述液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)包含二氧化碳的氣態(tài)烴流；(4)由含碳原料生產(chǎn)合成氣流,所述合成氣流包含(a) —氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和(b)氫氣和甲烷中的至少一種；(5)在酸氣去除系統(tǒng)中對所述氣態(tài)烴流和合成氣流進(jìn)行共同處理，以產(chǎn)生所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流和富二氧化碳的循環(huán)流；和(6)對所述富二氧化碳的循環(huán)流加壓以產(chǎn)生所述加壓的二氧化碳流。在第二方面，本發(fā)明提供一種通過將加壓的二氧化碳流注入地下油氣藏中來提高經(jīng)由烴生產(chǎn)井得自地下油氣藏的含烴流體的產(chǎn)量的方法，其中所述含烴流體包含二氧化碳，并且其中所述加壓的二氧化碳流通過包括以下步驟的方法產(chǎn)生(I)從所述烴生產(chǎn)井回收所述含烴流體；(II)將所述含烴流體分離成(a)液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)包含二氧化碳的氣態(tài)烴流；(III)由含碳原料生產(chǎn)合成氣流，所述合成氣流包含(a) —氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和(b)氫氣和甲烷中的至少一種；(IV)在酸氣去除系統(tǒng)中對所述氣流和所述合成氣流進(jìn)行共同處理，以產(chǎn)生貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流和富二氧化碳的循環(huán)流；和(V)對所述富二氧化碳的循環(huán)流加壓以產(chǎn)生所述加壓的二氧化碳流。在第三方面，本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物流和貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流的設(shè)備，所述設(shè)備包括(A)適于由含碳原料生產(chǎn)合成氣的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，所述合成氣包含(i) 一氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和(ii)氫氣和甲烷中的至少一種；(B)與地下油氣藏流體連通的二氧化碳注入井，所述二氧化碳注入井適于將加壓的二氧化碳流注入地下油氣藏中以進(jìn)行強(qiáng)化采油；(C)與所述地下油氣藏流體連通的烴生產(chǎn)井，所述烴生產(chǎn)井適于去除地下油氣藏中的烴類流體，所述烴類流體包含二氧化碳；(D)與所述烴生產(chǎn)井流體連通的分離裝置，所述分離裝置適于(i)接收來自烴生
5產(chǎn)井的烴類流體，和(ii)將烴類流體分離成所述液態(tài)烴產(chǎn)物流和包含二氧化碳的氣態(tài)烴流；(E)與所述合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)和所述液體/氣體分離裝置流體連通的酸氣去除系統(tǒng)，所述酸氣去除系統(tǒng)適于(i)接收來自所述合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)的合成氣和來自所述液體/ 氣體分離裝置的氣態(tài)烴流，和(ii)對所述合成氣流和氣態(tài)烴流進(jìn)行共同處理以去除酸氣并產(chǎn)生所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流和富二氧化碳的循環(huán)流；和(F)與所述酸氣去除系統(tǒng)和所述二氧化碳注入井流體連通的壓縮機(jī)單元，所述壓縮機(jī)單元適于(i)接收所述富二氧化碳的循環(huán)流，和(ii)壓縮所述二氧化碳循環(huán)流以產(chǎn)生所述加壓的二氧化碳流，以及(iii)向所述二氧化碳注入井提供所述加壓的二氧化碳流。通過閱讀以下詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將更容易地理解本發(fā)明的這些和其它實(shí)施方案、特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖簡述圖I是本發(fā)明的整合方法的實(shí)施方案的示意圖。圖2是總體整合方法的氣體處理部分的實(shí)施方案的示意圖。詳述本發(fā)明涉及將合成氣生產(chǎn)方法與強(qiáng)化采油方法整合。其它詳細(xì)內(nèi)容在下文提供。在本說明書的上下文中，如果未另外指明，本文提及的所有出版物、專利申請、專利和其它參考文獻(xiàn)均以引用的方式全文并入本文以用于所有目的，如同完全闡述一般。除非另有規(guī)定，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義與本公開所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常所理解的含義相同。如有沖突，以本說明書(包括定義)為準(zhǔn)。除了明確注明的地方，商標(biāo)均以大寫字母示出。本文描述了合適的方法和材料，盡管與本文所述相似或等同的方法和材料可用于實(shí)施或測試本發(fā)明。除非另有說明，所有百分比、份數(shù)、比率等均以重量計(jì)。除非另有說明，以psi單位表示的壓力為表壓力，而以kPa單位表示的壓力為絕對壓力。當(dāng)量、濃度或其它值或參數(shù)以范圍或一系列上限值和下限值給定時(shí)，這應(yīng)被理解為是具體公開由任何一對任何上限值和下限值所形成的所有范圍，無論是否分別公開各范圍。當(dāng)本文中提及一個(gè)數(shù)值范圍時(shí)，除非另有說明，該范圍旨在包括其端點(diǎn)，以及該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。當(dāng)限定一個(gè)范圍時(shí)，并不旨在將本發(fā)明的范圍限制在所述特定值。當(dāng)在描述值或范圍端點(diǎn)中使用術(shù)語“約”時(shí)，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解為包括所涉及的特定值或端點(diǎn)。如本文所用，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”或它們的任何其它變型都旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包括一系列要素的工藝、方法、制品或裝置不必限定于僅這些要素，而是能夠包括未明確列出的或此類工藝、方法、制品或設(shè)備固有的其它要素。此外，除非明確相反地說明，“或”表示包含性的“或”而非排他性的“或”。例如，條件A或B是由以下中的任一種滿足:A為真(或存在)而B為假(或不存在)；A為假(或不存在)而B為真(或存在)；以及A和B都為真(或存在)。本文用于描述多個(gè)要素或組分的“一個(gè)(種)”的使用僅出于方便考慮且給出所公開的一般含義。除非明顯有相反含義，該說明書應(yīng)當(dāng)理解為包括一個(gè)(種)或至少一個(gè) (種)，并且單數(shù)形式還包括復(fù)數(shù)形式。如本文所用，術(shù)語“大部分”，除非本文中另外定義，是指大于約90%的提及物質(zhì)， 優(yōu)選大于約95%的提及物質(zhì)，并且更優(yōu)選大于約97%的提及物質(zhì)。當(dāng)提及分子(例如甲燒、 二氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)百分比以摩爾計(jì)，否則以重量計(jì)(例如含烴流體的液體組分)。如本文所用，術(shù)語“主要部分”，除非另有定義，是指大于約50%的引用物質(zhì)。當(dāng)引用分子(例如氫氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)百分比以摩爾計(jì)，否則以重量計(jì) (例如含烴流體的液態(tài)組分)。如本文所用，術(shù)語“含烴流體”是指包含任何烴液和/或烴氣的流體。含烴流體還可包含固體顆粒。油料、凝析油等及其與其它液體例如水的混合物可為含烴流體中所含液體的實(shí)例。任何氣態(tài)烴(例如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷等)以及氣態(tài)烴的混合物可包含在含烴流體中。在本發(fā)明的上下文中，含烴流體回收自地下油氣藏，例如含油地層、凝析氣藏、天然氣藏等。如本文所用，術(shù)語“含碳”與烴同義。如本文所用，術(shù)語“含碳物質(zhì)”為包含有機(jī)烴內(nèi)容物的物質(zhì)。含碳物質(zhì)可分為本文所定義的生物質(zhì)或非生物質(zhì)物質(zhì)。如本文所用，術(shù)語“生物質(zhì)”是指來源于最近(例如在過去的100年內(nèi))活生物體的含碳物質(zhì)，包括植物基生物質(zhì)和動(dòng)物基生物質(zhì)。為清楚起見，生物質(zhì)不包括化石基含碳物質(zhì)，例如煤。例如參見 US2009/0217575A1 和 US2009/0217587A1。如本文所用，術(shù)語“植物基生物質(zhì)”是指來源于綠色植物、農(nóng)作物、藻類和樹木的物質(zhì),例如但不限于甜高粱、甘蔗渣、甘蔗、竹、雜交楊、雜交柳、合歡樹、桉樹、苜蓿、三葉草、油棕、柳枝稷、蘇丹草、稷黍、麻風(fēng)樹和芒屬植物(例如芒草奇崗(Miscanthus x giganteus))。 生物質(zhì)還包括來自農(nóng)業(yè)耕種、處理和/或降解的廢物，如玉米芯和玉米殼、玉米秸桿、稻草、 堅(jiān)果殼、植物油、芥花籽油、菜籽油、生物柴油、樹皮、木片、鋸末和庭院垃圾。如本文所用，術(shù)語“動(dòng)物基生物質(zhì)”是指從動(dòng)物養(yǎng)殖和/或利用產(chǎn)生的廢物。例如，生物質(zhì)包括但不限于來自禽畜養(yǎng)殖和處理的廢物，如動(dòng)物糞便、海鳥糞、家禽糞、動(dòng)物脂肪和城市固體垃圾(例如,污物)。如本文所用，術(shù)語“非生物質(zhì)”是指本文所定義的術(shù)語“生物質(zhì)”不包括的那些含碳物質(zhì)。例如，非生物質(zhì)包括但不限于無煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤、石油焦、浙青質(zhì)、液態(tài)石油殘?jiān)蚱浠旌衔铩＠鐓⒁?US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0165380A1、 US2009/0165361AUUS2009/0217590A1 和 US2009/0217586A1。如本文所用，術(shù)語“石油焦(petroleum coke/petcoke) ”包括⑴在石油處理中得到的高沸點(diǎn)烴餾分的固體熱分解產(chǎn)物(重質(zhì)殘?jiān)?“殘石油焦”)；和(ii)處理焦油砂的固體熱分解產(chǎn)物(浙青砂或石油砂焦油砂石油焦”)兩者。此類碳化產(chǎn)物包括例如生石油焦、煅燒石油焦、針石油焦和流化床石油焦。殘石油焦也可來源于原油，例如通過用于提高重質(zhì)殘余原油質(zhì)量的焦化方法，這種石油焦包含灰分作為微量組分，其基于焦的重量計(jì)通常為約I. O重量％或更少，并且更通常為約O. 5重量％或更少。通常，這種較低灰分焦中的灰分包含金屬，如鎳和釩。
焦油砂石油焦可從石油砂得到，例如，通過用于提高石油砂質(zhì)量的焦化方法。焦油砂石油焦包含灰分作為微量組分，其基于焦油砂石油焦的總重量計(jì)通常在約2重量％至約 12重量％的范圍內(nèi)，并且更通常在約4重量％至約12重量％的范圍內(nèi)。通常，這種較高灰分焦中的灰分包含注入諸如二氧化硅和/或氧化鋁的物質(zhì)。石油焦具有通常在約O. 2至約2重量％范圍內(nèi)(基于石油焦總重量計(jì))的固有低水分含量；其通常還具有很低的水浸濕能力，以允許常規(guī)催化劑浸潰方法。所得顆粒組合物包含例如較低平均水分含量，這相對于常規(guī)干燥操作提高了下游干燥操作的效率?；谑徒箍傊亓坑?jì),石油焦可包含至少約70重量％碳，至少約80重量％碳或至少約90重量％碳。通常，基于石油焦重量計(jì)，石油焦包含小于約20重量％無機(jī)化合物。如本文所用，術(shù)語“浙青質(zhì)”在室溫下為芳族含碳固體，并且可來源于例如原油和原油焦油砂處理。如本文所用，術(shù)語“煤”指泥炭、褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤或其混合物。在某些實(shí)施例中，煤具有基于煤總重量計(jì)小于約85重量％，或小于約80重量％，或小于約75重量％，或小于約70重量％,或小于約65重量％ ,或小于約60重量％,或小于約55重量
或小于約50重量％的碳含量。在其它實(shí)施例中，煤具有基于煤總重量高達(dá)約85重量％或高達(dá)約80重量％或高達(dá)約75重量％的碳含量?？捎妹旱膶?shí)例包括但不限于Illinois#6、 Pittsburgh#8、Beulah(ND)、Utah Blind Canyon 和粉河盆地(PRB)煤。無煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤可分別包含基于煤總干重量計(jì)約10重量％、約5至約7重量％、約4至約8重量％ 和約9至約11重量％的灰分。然而，任何具體煤源的灰分含量取決于煤的等級和來源，這為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉。參見例如“Coal Data A Reference”,美國能源部,煤、核、電和替代燃料能源情報(bào)部門(Energy Information Administration,Office of Coal,Nuclear, Electric and Alternate Fuels, U. S.Department of Energy), D0E/EIA-0064(93), 1995 年2月。由煤燃燒產(chǎn)生的灰分通常包括飛灰和底灰兩者，這為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉。 來自煙煤的飛灰可包含基于飛灰總重量計(jì)約20至約60重量％的二氧化硅和約5至約35 重量％的氧化鋁。來自次煙煤的飛灰可包含基于飛灰總重量計(jì)約40至約60重量％的二氧化硅和約20至約30重量％的氧化鋁。來自褐煤的飛灰可包含基于飛灰總重量計(jì)約15至約45重量％的二氧化硅和約20至約25重量％的氧化鋁。參見例如Meyers等人，““Fly Ash. A Highway Construction Material ”,聯(lián)邦公路管理局,報(bào)告編號 FHWA-IP-76-16,哥倫比亞特區(qū)華盛頓市，1976。來自煙煤的底灰可包含基于底灰總重量計(jì)約40至約60重量％的二氧化硅和約 20至約30重量％的氧化鋁。來自次煙煤的底灰可包含基于底灰總重量計(jì)約40至約50重量％的二氧化硅和約15至約25重量％的氧化鋁。來自褐煤的底灰可包含基于底灰總重量計(jì)約30至約80重量％的二氧化硅和約10至約20重量％的氧化鋁。參見例如Moulton， Lyle K,“Bottom Ash and Boiler Slag”,Proceedings of the Third International Ash Utilization Symposium,美國礦務(wù)局,信息通報(bào)編號8640,哥倫比亞特區(qū)華盛頓市，1973。諸如甲烷的含碳物質(zhì)可能為以上定義下的生物質(zhì)或非生物質(zhì)，這取決于其來源。術(shù)語“單元”指單元操作。在描述存在多于一個(gè)“單元”時(shí)，那些單元以平行方式操作。然而，單一“單元”可包括多于一個(gè)的串聯(lián)或平行的單元，這取決于上下文。例如，酸氣去除單元可包括硫化氫去除單元與后面串聯(lián)的二氧化碳去除單元。作為另一個(gè)實(shí)例，污染物去除單元可包括用于第一污染物的第一去除單元與后面串聯(lián)的用于第二污染物的第二去除單元。作為另一個(gè)實(shí)例，壓縮機(jī)可包括將料流壓縮至第一壓力的第一壓縮機(jī)與后面串聯(lián)的進(jìn)一步將料流壓縮至第二(較高)壓力的第二壓縮機(jī)。本文中的物質(zhì)、方法和實(shí)施例僅為說明性，除非明確說明，并不旨在進(jìn)行限制。通用工藝信息在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)和液態(tài)烴產(chǎn)物流(85) 在整合的EOR和合成氣生產(chǎn)方法中產(chǎn)生，如圖I和2所示。為了有利于整合，在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)(設(shè)備)鄰近EOR位置(油田)，例如位于同一地塊或鄰接地塊。強(qiáng)化采油參照

圖1，所述方法的EOR部分包括利用相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的技術(shù)將加壓的二氧化碳流(89)經(jīng)由注入井(500)(—個(gè)或多個(gè))注入地下油氣藏(20)。如上所述，通常呈超臨界流體狀態(tài)的加壓的二氧化碳流(89)用于通過包括地下儲(chǔ)集層的再加壓和截留烴的粘度降低(改善流動(dòng)性)的機(jī)制的組合來提高得自生產(chǎn)井(600)的烴類流體
(82)的產(chǎn)量。通常，將在至少約1200psig(約8375kPa)或至少約1500psig(約10444kPa) 或至少約2000psig(約13891kPa)的壓力下將加壓的二氧化碳流(89)注入地下儲(chǔ)集層中。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，基于二氧化碳的EOR還可包括共同注入加壓水、蒸汽、氮?dú)夂推渌黧w或替代注入加壓的富二氧化碳流、水/蒸汽流和/或氮?dú)饬鳌?shí)際使用的基于二氧化碳的EOR方法對于本發(fā)明最廣泛的意義而言并不關(guān)鍵。所得含烴流體(82)通過烴生產(chǎn)井(600)( 一個(gè)或多個(gè))生產(chǎn)和回收。產(chǎn)生的含烴流體(82)通常包含液態(tài)和氣態(tài)烴組分以及其它液態(tài)和氣態(tài)組分，這取決于油氣藏和EOR條件。液態(tài)烴組分可通常被認(rèn)為是原油，而氣態(tài)烴組分將通常包括在環(huán)境條件下為氣體的烴， 例如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和丁烷(典型的天然氣組分)。其它典型的液態(tài)組分包括水或鹽水。含烴流體(82)還將包含二氧化碳，并且可包含其它氣態(tài)組分，例如硫化氫(來自含硫井(sour well))和氮?dú)?。含烴流體(82)還可包含固體碳和礦物質(zhì)。使產(chǎn)生的含烴流體(82)通過分離裝置(300)以將氣態(tài)組分與液態(tài)/固態(tài)組分分離，產(chǎn)生氣態(tài)烴流(84)、液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)和任選的包含來自含烴流體(82)的固態(tài)組分的料流(86)。固體還可任選地由液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)攜帶以便隨后分離，或通過諸如沉降、 離心和/或過濾的熟知技術(shù)在進(jìn)入分離裝置(300)之前分離出。在一個(gè)實(shí)施方案中，較大 /較致密固體通過分離裝置(300)進(jìn)行聯(lián)合分離，而液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)中可能夾帶的較細(xì)固體隨后通過諸如過濾的熟知技術(shù)分離。用作分離裝置(300)的合適的分離裝置為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，并且包括例如單級和多級臥式分離器和旋風(fēng)分離器。實(shí)際使用的分離裝置對于本發(fā)明最廣泛的意義而言并不關(guān)鍵。液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)因此將通常包含來自含烴流體(82)的液態(tài)組分(包括例如原油和水/鹽水)的至少主要部分(或大部分或基本上全部)。隨后可對液態(tài)烴產(chǎn)物流(85) 進(jìn)行處理以分離出水和其它污染物，然后進(jìn)一步處理(如煉制)成各種最終產(chǎn)物或?yàn)榱烁鞣N最終用途而進(jìn)行進(jìn)一步處理(如煉制)，如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。
如果存在包含固態(tài)組分的料流(86)，則其通常將作為濃縮漿料或與含烴流體
(82)的一部分液態(tài)內(nèi)容物一起從分離裝置(300)中去除?？赡茈S料流(86)中的固體排出的石油可經(jīng)由洗滌或相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的其它技術(shù)從固體中回收。離開分離裝置(300)的所得氣態(tài)烴流(84)通常包含來自含烴流體(82)的氣態(tài)組分的至少大部分(或基本上全部)，包括來自含烴流體(82)的氣態(tài)烴和二氧化碳的至少大部分(或基本上全部)。氣態(tài)烴流(84)還可包含微量的水蒸汽以及微量的其它污染物例如硫化氫，所述微量的水蒸汽應(yīng)在進(jìn)入如下所述的酸氣去除單元(200)中處理之前基本上被去除。離開分離裝置(300)的氣態(tài)烴流(84)最終在如下所述的酸氣去除單元(200)中與合成氣流(50)經(jīng)共同處理。在與合成氣流(50)合并或在酸氣去除單元(200)中經(jīng)共同處理之前，氣態(tài)烴流(84)可任選地被壓縮或加熱(未示出)至適于合并或如下進(jìn)一步描述的其它下游處理的溫度和壓力條件。合成氣產(chǎn)生(100)合成氣流(50)包含(i) 一氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和(ii)氫氣和甲烷中的至少一種。合成氣流(50)的實(shí)際組成將取決于合成氣方法和用于產(chǎn)生料流的含碳原料，包括與氣態(tài)烴流(84)合并或進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前可能發(fā)生的任何氣體處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含二氧化碳和氫氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 合成氣流(50)包含二氧化碳和甲燒。在另一個(gè)實(shí)施方式中，合成氣流(50)包含二氧化碳、 甲燒和氫氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含一氧化碳和氫氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含一氧化碳、甲燒和氫氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含二氧化碳、一氧化碳、甲燒和氫氣。合成氣流(50)還可包含其它氣態(tài)組分,例如硫化氫、 蒸汽和其它氣態(tài)烴，這同樣取決于合成氣生產(chǎn)方法和含碳原料。本發(fā)明的上下文中可利用任何合成氣生產(chǎn)方法，只要該合成氣生產(chǎn)方法(包括與氣態(tài)烴流(84)合并之前或進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前的氣體處理)產(chǎn)生本發(fā)明的上下文中所需要的合成氣流。合適的合成氣方法通常為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，并且許多適用技術(shù)可商購獲得。下面對不同類型的合適合成氣生產(chǎn)方法的非限制性實(shí)例進(jìn)行論述。這些方法可單獨(dú)使用或組合使用。所有合成氣生產(chǎn)方法均包括反應(yīng)器，反應(yīng)器在圖2中一般示為(110)， 在此將對含碳原料(10)進(jìn)行處理以產(chǎn)生合成氣，可將所述合成氣在與氣態(tài)烴流(84)合并之前和/或在進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前進(jìn)行進(jìn)一步處理。可在下述各種合成氣生產(chǎn)方法的上下文中對圖2進(jìn)行總體參照?；跉怏w的甲烷轉(zhuǎn)化/部分氧化在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣生產(chǎn)方法基于氣送甲烷的部分氧化/轉(zhuǎn)化方法，例如非催化氣體部分氧化、催化自熱轉(zhuǎn)化或催化料流-甲烷轉(zhuǎn)化方法。這些方法是相關(guān)領(lǐng)域中通常所熟知的。參見例如 Rice 和 Mann, “Autothermal Reforming of Natural Gas to Synthesis Gas,Reference KBR Paper#2031,，，Sandia National Laboratory Publication No. SAND2007-2331 (2007);和 Bogdan, “Reactor Modeling and Process Analysis for Partial Oxidation of Natural Gas”，F(xiàn)ebodruk，Β. V.，ISBN :90-365-2100-9 (2004)印刷。潛在地適合于與本發(fā)明結(jié)合使用的技術(shù)和反應(yīng)器可商購自Royal Dutch Shellpic、Siemens AG、General Electric Company> Lurgi AG、Haldor Topsoe A/S、Uhde AG、 KBR Inc.以及其它公司。這些基于氣體的方法將作為含碳原料(10，圖2)的氣態(tài)含甲烷流在反應(yīng)器(110) 中轉(zhuǎn)化成作為合成氣流(50)的合成氣(氫氣和一氧化碳)，合成氣根據(jù)具體方法將具有不同的氫氣一氧化碳比率，其通常將包含微量二氧化碳，并且可包含微量的其它氣態(tài)組分例如蒸汽?？捎糜谶@些方法的含甲烷流包含主要量的甲烷，并且可包含其它氣態(tài)烴和組分。 常用的含甲烷流的實(shí)例包括天然氣和合成天然氣。在非催化氣體部分氧化和自熱轉(zhuǎn)化中，將富氧氣流(12)連同含碳原料(10)供給到反應(yīng)器(110)中。任選地，還可將蒸汽(14)供給到反應(yīng)器(110)中。在蒸汽-甲烷轉(zhuǎn)化中，將蒸汽(14)連同含碳原料(10)供給到反應(yīng)器中。在一些情況下，還可將微量的其它氣體，例如二氧化碳、氫氣和/或氮?dú)夤┙o到反應(yīng)器(110)中。反應(yīng)和其它操作條件以及各種反應(yīng)器和技術(shù)的設(shè)備和構(gòu)造在廣義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，并且對于本發(fā)明最廣泛的意義而言并不關(guān)鍵。基于固體/液體的氣化制備合成氣在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣生產(chǎn)方法基于非催化熱氣化方法，例如部分氧化氣化方法(如吹氧氣化器)，其中將非氣態(tài)(液態(tài)、半固態(tài)和/或固態(tài))烴用作含碳原料(10)。 多種生物質(zhì)和非生物質(zhì)物質(zhì)(如上所述)可用作這些方法中的含碳原料(10)。潛在地適合于與本發(fā)明結(jié)合使用的吹氧固體/液體氣化器在廣義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，并且包括例如那些基于可得自Royal Dutch Shell pic、 ConocoPhillips Company>Siemens AG>Lurgi AG(Sasol) ^General Electric Company 以及其它公司的技術(shù)的氣化器。其它潛在合適的合成氣發(fā)生器描述于例如US2009/0018222A1、 US2007/0205092A1 和 US6863878 中。這些方法將固態(tài)、半固態(tài)和/或液態(tài)含碳原料(10，圖2)在反應(yīng)器(110)例如吹氧氣化器中轉(zhuǎn)化成作為合成氣流(50)的合成氣(氫氣和一氧化碳)，合成氣根據(jù)具體方法和含碳原料將具有不同的氫氣一氧化碳比率，其通常將包含微量二氧化碳，并且可包含微量的其它氣態(tài)組分，例如甲烷、蒸汽、硫氧化物和氮氧化物。在這些方法的某些中，將富氧氣流(12)連同含碳原料(10)供給到反應(yīng)器(110) 中。任選地，還可將蒸汽(14)以及其它氣體例如二氧化碳、氫氣、甲烷和/或氮?dú)夤┙o到反應(yīng)器(110)中。在這些方法的某些中，蒸汽(14)在高溫下可用作氧化劑以取代全部或部分富氧氣流(12)。反應(yīng)器(110)中的氣化通常發(fā)生在含碳原料(10)的流化床中，含碳原料(10)通過富氧氣流(12)、蒸汽(14)和/或其它可供給到反應(yīng)器(110)的流化氣體(如二氧化碳和 /或氮?dú)?的流動(dòng)而流化。通常，熱氣化為非催化方法，因此無需將氣化催化劑添加到含碳原料(10)或反應(yīng)器(110)中；然而，可使用促進(jìn)合成氣形成的催化劑。這些熱氣化方法通常在高的溫度和壓力條件下操作，并且可根據(jù)方法和含碳原料在渣化或非渣化操作條件下進(jìn)行。
反應(yīng)和其它操作條件以及各種反應(yīng)器和技術(shù)的設(shè)備和構(gòu)造在廣義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，并且對于本發(fā)明最廣泛的意義而言并不關(guān)鍵。催化氣化/加氫甲烷化制備富甲烷氣體在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，合成氣生產(chǎn)方法為催化氣化/加氫甲烷化方法，其中在反應(yīng)器(110)中在蒸汽和催化劑存在下發(fā)生非氣態(tài)含碳原料(10)的氣化，產(chǎn)生作為合成氣流(50)的富甲烷氣流，其通常包含甲烷、氫氣、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽。碳源至甲烷的加氫甲烷化通常包括四個(gè)并發(fā)反應(yīng)蒸汽碳C+H20— CCHH2(I)水-氣轉(zhuǎn)化co+h2o— h2+co2 (II)CO 甲烷化C0+3H2 — CH4+H20 (III)氫-氣化2H2+C—CH4(IV)在加氫甲烷化反應(yīng)中，前三個(gè)反應(yīng)(I-III)占優(yōu)勢從而產(chǎn)生以下總反應(yīng)2C+2H20 — CH4+C02 (V)。該總反應(yīng)基本上是熱平衡的；然而，由于過程熱量損失和其它能量要求(例如隨原料進(jìn)入反應(yīng)器的水分蒸發(fā)所需的能量)，必須添加熱量以保持熱平衡。這些反應(yīng)也在合成氣(氫氣和一氧化碳)方面是基本上平衡的(合成氣產(chǎn)生并消耗)；因此，當(dāng)一氧化碳和氫氣與產(chǎn)物氣體一起回收時(shí)，需按需要向反應(yīng)中添加一氧化碳和氫氣以避免不足。為了將反應(yīng)的凈熱保持至盡可能接近中間狀態(tài)(僅略微放熱或吸熱)并保持合成氣平衡，通常將蒸汽(14)和合成氣(16)(—氧化碳和氫氣)的過熱氣流供給到反應(yīng)器 (110)。通常，一氧化碳和氫氣流為從產(chǎn)物氣體分離的循環(huán)流和/或通過轉(zhuǎn)化產(chǎn)物甲烷的一部分來提供?？捎糜谶@些方法中的含碳原料包括例如多種生物質(zhì)和非生物質(zhì)物質(zhì)。用于這些方法中的催化劑包括例如堿金屬、堿土金屬和過渡金屬及其化合物、混合物和復(fù)合物。催化氣化/加氫甲烷化方法中的溫度和壓力操作條件通常比非催化氣化方法溫和(較低的溫度和壓力)，這有時(shí)可具有成本和效率方面的優(yōu)點(diǎn)。催化氣化/加氫甲烷化方法和條件在例如以下專利申文獻(xiàn)中公開US3828474、 US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、 US4541841、 US4551155、 US4558027、 US4606105、 US4617027、 US4609456、 US5017282、 US5055181、 US6187465、 US6790430、 US6894183、 US6955695、 US2003/016796IAl 和 US2006/0265953A1 以及共同擁有的 US2007/0000177A1、US2007/0083072A1、 US2007/0277437A1、US2009/0048476A1, US2009/0090056A1, US2009/0090055A1, US2009/0165383A1, US2009/0166588A1、US2009/0165379A1, US2009/0170968A1, US2009/0165380A1, US2009/016538IAU US2009/016536IAU US2009/0165382A1, US2009/0169449A1、US2009/0169448A1、US2009/0165376A1、US2009/0165384A1, US2009/0217582A1, US2009/0220406A1, US2009/0217590A1, US2009/0217586A1, US2009/0217588A1、US2009/0218424A1、US2009/0217589A1、US2009/0217575A1、 US2009/0229182A1、 US2009/0217587A1、 US2009/0246120A1、 US2009/0260287A1、US2009/0259080A1, US2009/0324458A1, US2009/0324459A1, US2009/0324460A1、 US2009/0324461A1、US2009/0324462A1、US2010/0121125A1、US2010/0120926A1, US2010/0071262A1、US2010/0076235A1、US2010/0179232A1、US2010/0168495A1 和 US2010/0168494A1 ;美國專利申請序列號12/778，538 (代理人檔案號FN-0047US NP1，名稱為 PROCESS FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)、12/778，548 (代理人檔案號 FN-0048US NPl，名稱為 PROCESSES FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)和 12/778，552(代理人檔案號 FN-0049US NPl，名稱為 PROCESSES FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)，各提交于2010年5 月 12 日；美國專利申請序列號12/851,864(代理人檔案號FN-0050US NP1，名稱為PROCESS FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)，其提交于 2009 年 8 月 6 日；和
美國專利申請序列號12/_，_(代理人檔案號FN-0051US NP1，名稱為PROCESS
FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)、12/_，_(代理人檔案
號 FN-0052US NP1，名稱為 INTEGRATED HYDROMETHANATION COMBINED CYCLE PROCESS)、
12/_，_(代理人檔案號 FN-0053US NPl，名稱為 INTEGRATED HYDROMETHANATION
COMBINED CYCLE PROCESS)和 12/_，_(代理人檔案號 FN-0054US NPl，名稱為 PROCESS
FOR HYDROMETHANATION OF A CARBONACEOUS FEEDSTOCK)，各提交于 2010 年 9 月 15 日。各種催化氣化/加氫甲烷化反應(yīng)器和技術(shù)的總反應(yīng)和其它操作條件可存在于以上參考文獻(xiàn)中，并且對于本發(fā)明最廣泛的意義而言并不關(guān)鍵。熱交換(140)所有上述合成氣生產(chǎn)方法通常會(huì)產(chǎn)生合成氣流(50)，其溫度高于適于供給下游氣體方法(包括酸氣去除單元(200))和/或與氣態(tài)烴流(84)合并的溫度，因此從反應(yīng)器
(110)離開時(shí)，通常使合成氣流(50)通過換熱器單元(140)以除去熱能并產(chǎn)生冷卻的合成氣流(52)。例如，可使用換熱器單元(140)中回收的熱能來產(chǎn)生蒸汽和/或使各種工藝流過熱，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識到的。產(chǎn)生的任何蒸汽均可用于內(nèi)部工藝要求和/或用于產(chǎn)生電能。在一個(gè)實(shí)施方案中，所得冷卻的合成氣流(52)通常以約450 □(約232°C )至約 1100 0F (約593°C )，更通常約550 0F (約288°C )至約950 0F (約510°C )范圍內(nèi)的溫度和適于隨后進(jìn)行酸氣去除處理的壓力(考慮到任何中間處理)離開換熱器單元(140)。通常，此壓力為約50psig(約446kPa)至約800psig(約5617kPa)，更通常為約400psig(約 2860kPa)至約 600psig (約 4238kPa)。酸氣去除之前的氣體處理合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)可在各時(shí)刻合并且在各處理方法中經(jīng)單獨(dú)處理或共同處理，或在酸氣去除單元(200)處或在其中合并且經(jīng)共同處理。合并時(shí)刻和處理變化主要取決于兩料流的組成、溫度和壓力以及任何所需的最終產(chǎn)物。酸氣去除之前的處理選擇通常包括例如酸氣轉(zhuǎn)化(sour shift) (700)(水氣轉(zhuǎn)化)、污染物去除(710)和脫水(720)中的一種或多種。雖然這些中間處理步驟可以任何順序進(jìn)行，但脫水(720)通常在酸氣去除(工序中最后一步)之前進(jìn)行，因?yàn)楹铣蓺饬?50) 和氣態(tài)烴流(84)中任何水的大部分有利地應(yīng)在進(jìn)入酸氣去除單元(200)中處理之前去除。
在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)在脫水(720)之前合并。在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)分別脫水(720和720a)，并且在酸氣去除之前或期間合并。兩料流的合并可能還需要對料流之一或兩者進(jìn)行壓縮或膨脹。通常，氣態(tài)烴流
(84)在與合成氣流(50)合并之前會(huì)需要至少某種程度的壓縮。酸氣轉(zhuǎn)化(700)在某些實(shí)施方法中，特別是在其中料流包含可感知量的一氧化碳并且希望使氫氣和/或二氧化碳產(chǎn)量最大化的實(shí)施方案中，此類料流(例如合成氣流(50))的全部或部分可被供應(yīng)至酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(700)。在酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(700)中，氣體在含水介質(zhì)(例如蒸汽)存在下發(fā)生酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)(也稱為水-氣轉(zhuǎn)化反應(yīng))，以將CO的至少主要部分(或大部分或基本上全部)轉(zhuǎn)化成CO2，這還提高了 H2的比率，從而產(chǎn)生富氫氣流(54)。酸氣轉(zhuǎn)化方法詳細(xì)描述在例如US7074373中。該方法包括添加水，或使用氣體中所含的水，并且使所得水-氣體混合物在蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑上進(jìn)行絕熱反應(yīng)。典型的蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑包括在耐熱載體上的一種或多種VIII族金屬。用于針對含CO的氣流進(jìn)行酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的方法和反應(yīng)器是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知的。合適的反應(yīng)條件和合適的反應(yīng)器可根據(jù)必須從氣流中清除的CO的量而改變。 在一些實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)化可在單個(gè)階段中在從約100°c，或從約150°C，或從約200°C到約250°C，或到約300°C，或到約350°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。在這些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)可由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的任何合適催化劑來催化。此類催化劑包括但不限于Fe2O3基催化劑，例如Fe2O3-Cr2O3催化劑以及其它過渡金屬基和過渡金屬氧化物基催化劑。在其它實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)化可分多個(gè)階段進(jìn)行。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)化分兩個(gè)階段進(jìn)行。此兩階段方法使用高溫工序，隨后使用低溫工序。高溫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的氣體溫度的范圍為約350°C至約1050°C。典型的高溫催化劑包括但不限于任選地與少量的氧化鉻結(jié)合的氧化鐵。低溫轉(zhuǎn)化的氣體溫度的范圍為約150°C至約300°C，或約200°C至約250°C。低溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)催化劑包括但不限于承載于氧化鋅或氧化鋁上的氧化銅。酸氣轉(zhuǎn)化過程的合適方法描述于前面并入的US2009/0246120A1中。酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)是放熱的，因此通常采用換熱器(未示出)進(jìn)行以允許有效使用熱能。采用這些特征的轉(zhuǎn)化反應(yīng)器為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知?；厥盏臒崮芸捎糜?，例如產(chǎn)生蒸汽、使各種工藝料流過熱和/或預(yù)熱鍋爐給水以用于其它蒸汽生產(chǎn)操作。合適的轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的例子在前面并入的US7074373中進(jìn)行描述，但本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的其它設(shè)計(jì)也是有效的。如果存在酸氣轉(zhuǎn)化并且希望保持一定的一氧化碳含量，可將料流的一部分分離以繞過酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(700)并在進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前的某個(gè)時(shí)刻與富氫流(54) 合并。這在希望回收單獨(dú)的甲烷副產(chǎn)物時(shí)特別有用，因?yàn)楸Ａ舻囊谎趸伎呻S后被甲烷化， 如下所述。污染物去除(710)正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉，合成氣流(50)的污染程度將取決于含碳原料的性質(zhì)和合成氣生產(chǎn)條件。例如，石油焦和某些煤可具有高含硫量，從而導(dǎo)致較高的硫氧化物(SOx)、H2S和/或COS污染。某些煤可包含顯著量的汞，這些汞可在合成氣生產(chǎn)期間揮發(fā)。 其它原料可能具有高氮?dú)夂?，從而?dǎo)致形成氨氣、氮氧化物(NOx)和/或氰化物。通常在酸氣去除單元(200)中去除這些污染物中的一些，例如H2S和COS。其它污染物，例如氨氣和汞，需要在進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前去除。當(dāng)存在時(shí)，特定污染物的污染物去除應(yīng)從經(jīng)此處理的清潔氣流(56)中去除該污染物的至少大部分(或基本上全部)，通常達(dá)到或低于所需酸氣去除單元(200)或所需最終產(chǎn)物的規(guī)格限值。盡管在圖2中，示出氣態(tài)烴流(84)和冷卻合成氣流(54)在進(jìn)入污染物去除單元 (700)之后合并，這僅示出用于舉例說明，因?yàn)檫@兩料流可在進(jìn)入污染物去除單元(710)之前合并，或分別進(jìn)行處理以按需進(jìn)行污染物去除，并隨后合并。污染物去除過程在廣義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，如許多前面并入的參考文獻(xiàn)所示。脫水(720)此外，在進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前，應(yīng)對單獨(dú)或合并的合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)進(jìn)行處理以經(jīng)由脫水單元(720)(和(720a)，如果存在)達(dá)到減少的殘余水分，從而產(chǎn)生脫水流(58)(和(58a)，如果脫水單元(720a)存在)。合適脫水單元的實(shí)例包括分離罐或類似的水分離裝置和/或吸水方法，例如二醇處理。此類脫水單元和方法在廣義上同樣為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。酸氣去除(200)根據(jù)本發(fā)明，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)(或中間處理產(chǎn)生的衍生流)在酸氣去除單元(200)中經(jīng)共同處理，以去除二氧化碳和其它酸氣(例如硫化氫，如果存在)，以及產(chǎn)生富二氧化碳的循環(huán)流(88)和貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)。如前文所示，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)可在進(jìn)入酸氣去除單元(200)之前的各個(gè)階段進(jìn)行合并，以形成供給到酸氣去除單元(200)的合并氣流(60)，或這兩料流可在某個(gè)時(shí)刻在酸氣去除單元(200)中進(jìn)行合并且經(jīng)共同處理。酸氣去除方法通常包括使氣流與溶劑(例如單乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、 二異丙胺、二甘醇胺、氨基酸的鈉鹽溶液、甲醇、熱碳酸鉀等)接觸，以產(chǎn)生負(fù)載CO2和/或 H2S的吸收劑。一種方法可包括使用具有兩個(gè)系列的Selexol (UOP LLC7Des Plaines，IL USA)或 Rectisol (Lurgi AG, Frankfurt am Main, Germany)溶劑；每個(gè)系列包含 H2S 吸收劑和CO2吸收劑。一種去除酸氣的方法描述于前面并入的US2009/0220406A1中。CO2和/或H2S (和其它留下的痕量污染物)的至少大部分(例如基本上全部)應(yīng)經(jīng)由酸氣去除過程去除。酸氣去除上下文中的“基本上”去除是指去除足夠高百分率的組分使得可產(chǎn)生所需最終產(chǎn)物。因此實(shí)際去除量可能因組分各異。有利地，盡管根據(jù)所需最終產(chǎn)物可允許較高量的CO2，但應(yīng)當(dāng)僅痕量(至多)的H2S存在于貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流中。通常，基于供給到酸氣去除單元(200)的料流中所含的那些組分的量計(jì)，應(yīng)去除至少約85%，或至少約90%，或至少約92%的CO2,以及至少約95%，或至少約98%，或至少約99. 5%的H2S。
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任何由酸氣去除回收的吐3(88)可通過本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所知的任何方法(包括克勞斯法(Claus process))轉(zhuǎn)化成元素硫。可將硫作為熔融液體回收。所得貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)通常包含014和!12中的一種或兩者、來自氣態(tài)烴流(84)的其它氣態(tài)烴以及任選的CO(用于下游甲烷化)，以及通常不超過污染量的C02、 H2O, H2S及其它污染物。壓縮000)如上所述，回收的富二氧化碳的循環(huán)流(87)全部或部分經(jīng)由壓縮機(jī)(400)壓縮， 以產(chǎn)生用于本發(fā)明方法的EOR部分的加壓的二氧化碳流(89)。還可將CO2產(chǎn)物流(90)任選地分離成富二氧化碳的循環(huán)流(87)和/或加壓的二氧化碳流(89)。用于將富二氧化碳的循環(huán)流(87)壓縮至EOR的適宜壓力和條件的合適壓縮機(jī)在廣義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。對貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)的任選的進(jìn)一步處理氫氣分離(730)可根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方法(例如低溫蒸餾、使用分子篩、氣體分離(例如陶瓷或聚合物)膜和/或變壓吸附(PSA)技術(shù))從貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)的全部或部分分離出氫氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，利用PSA裝置進(jìn)行氫氣分離。用于將氫氣與包含甲烷(和任選的一氧化碳)的氣體混合物分離的PSA技術(shù)通常為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，如例如US6379645(及其中參考的其它引文)中所公開。PSA裝置通常是市售的，例如基于得自 Air Products and Chemicals Inc. (Allentown, PA), UOP LLC(Des Plaines, IL)禾口其它公司的技術(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可使用氫氣膜分離器，然后使用PSA裝置。此類分離提供高純度氫氣產(chǎn)物流(72)和貧氫氣流(74)?；厥盏臍錃猱a(chǎn)物流(72)的純度優(yōu)選為至少約99摩爾％，或至少99. 5摩爾％，或至少約99. 9摩爾％?；厥盏臍錃饪衫缬米髂茉春?或用作反應(yīng)物。例如，氫氣可用作氫燃料電池或發(fā)電和/或蒸汽生產(chǎn)(760)的能源。氫氣還可用作各種氫化過程(例如存在于化學(xué)和石油煉制工業(yè)中的氫化過程)中的反應(yīng)物。貧氫氣流(74)將基本上包含輕質(zhì)烴(例如甲烷)以及任選的微量一氧化碳(主要取決于酸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和分流的程度)、二氧化碳(主要取決于酸氣去除過程的效率)和氫氣(主要取決于氫氣分離技術(shù)的程度和效率)，并且可按如下所述進(jìn)行進(jìn)一步處理/利用。甲烷化(740)如果貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)(或貧氫的脫硫氣流(74))包含一氧化碳和氫氣，可將該料流的全部或部分供給到(修整)甲烷化單元(740)，以從一氧化碳和氫氣產(chǎn)生額外的甲烷，從而得到富甲烷氣流(75)。甲烷化反應(yīng)可在任何合適的反應(yīng)器(例如單級甲烷化反應(yīng)器、一系列單級甲烷化反應(yīng)器或多級反應(yīng)器)中進(jìn)行。甲烷化反應(yīng)器包括但不限于固定床、移動(dòng)床或流化床反應(yīng)器。參見例如US3958957、US4252771、US3996014和US4235044。甲燒化反應(yīng)器和催化劑通?？缮藤彨@得。用于甲烷化的催化劑和甲烷化條件通常為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，并且將取決于例如進(jìn)氣流的溫度、壓力、流速和組成。由于甲烷化反應(yīng)是放熱的，富甲烷氣流(75)可例如進(jìn)一步提供至換熱器單元 (750)。雖然換熱器單元(750)被示為獨(dú)立單元，但其可以此形式存在和/或結(jié)合到甲烷化單元(740)中，因此能夠冷卻甲烷化裝置(740)并去除富甲烷流(75)中熱能的至少一部分，以降低溫度并產(chǎn)生冷卻的富甲烷流(76)。例如，可利用回收的熱能由水和/或蒸汽源產(chǎn)生工藝蒸汽流。富甲烷流(75)的全部或部分可作為甲烷產(chǎn)物流(77)回收，或可在需要時(shí)通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何合適的氣體分離方法包括但不局限于低溫蒸餾、使用分子篩或氣體分離(如陶瓷)膜對其進(jìn)行進(jìn)一步處理，以分離和回收CH4。管道質(zhì)量天然氣(Pipeline-QualityNatural Gas)在某些實(shí)施方案中，貧酸氣的烴流(80)，或貧氫氣流(74)和/或富甲烷氣流(75) 為“管道質(zhì)量天然氣”?！肮艿蕾|(zhì)量天然氣”通常是指含甲烷的氣體，其(1)熱值在純甲烷(其在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的熱值為1010btU/ft3)熱值的士5%范圍內(nèi)；( 基本上不含水(通常具有約-40°C或更低的露點(diǎn))；和C3)基本上不含毒性或腐蝕性污染物。氣態(tài)烴產(chǎn)物流的用途貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)(或上述衍生產(chǎn)物流)的全部或部分可例如用于在發(fā)電模塊(760)中燃燒和/或產(chǎn)生蒸汽(例如)以產(chǎn)生可在工廠中利用或可在電網(wǎng)上出售的電能(79)。這些料流的全部或部分還可用作循環(huán)烴流(78)，例如用作氣體部分氧化/甲烷轉(zhuǎn)化過程中的含碳原料(10)，或用于產(chǎn)生加氫甲烷化過程(例如，氣體部分氧化/甲烷轉(zhuǎn)化過程)中使用的合成氣進(jìn)料流(16)。這些用途均可(例如)最終使氫氣產(chǎn)物流m和富二氧化碳的循環(huán)流(87)的產(chǎn)量得以優(yōu)化。具體實(shí)施方案的實(shí)施例在一個(gè)實(shí)施方案中，將含甲烷流用作含碳原料，通過催化蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化方法來生產(chǎn)合成氣流。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將含甲烷流用作含碳原料，通過非催化(熱)氣體部分氧化方法來生產(chǎn)合成氣流。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將含甲烷流用作含碳原料，通過催化自熱轉(zhuǎn)化方法來生產(chǎn)合成氣流。用于這些方法中的含甲烷流可為天然氣流、合成天然氣流或其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，含甲烷流包含貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或這些料流經(jīng)下游處理后的衍生物)的全部或部分。從這些方法得到的合成氣流將通常包含至少氫氣以及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種(取決于酸氣去除之前的氣體處理)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將非氣態(tài)含碳物質(zhì)用作含碳原料(例如煤、石油焦、生物質(zhì)及其混合物)，通過非催化熱氣化方法來生產(chǎn)合成氣流。從此方法得到的合成氣流將通常包含至少氫氣以及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種(取決于酸氣去除之前的氣體處理)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將非氣態(tài)含碳物質(zhì)用作含碳原料(例如煤、石油焦、生物質(zhì)及其混合物)，通過催化加氫甲烷化方法來生產(chǎn)合成氣流。從此方法得到的合成氣流將通常包含至少甲烷、氫氣和二氧化碳以及任選的一氧化碳(這取決于酸氣去除之前的氣體處理)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流的至少一部分發(fā)生酸氣轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生富氫流。富氫流與氣態(tài)烴流隨后在酸氣去除單元中經(jīng)共同處理。在另一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流包含氫氣，氫氣的至少一部分經(jīng)分離以產(chǎn)生氫氣產(chǎn)物流和貧氫氣流。在另一個(gè)實(shí)施方案中，此貧氫氣流為管道質(zhì)量天然氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流包含氫氣和一氧化碳，并且發(fā)生甲烷化以產(chǎn)生富甲烷氣流，其可為管道質(zhì)量天然氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，此貧氫氣流包含氫氣和一氧化碳，并且發(fā)生甲烷化以產(chǎn)生富甲烷氣流，其可為管道質(zhì)量天然氣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或貧氫流(如果存在)或富甲烷流(如果存在))的至少一部分為含碳原料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或貧氫流(如果存在)或富甲烷流(如果存在))的至少一部分用于產(chǎn)生電能。在另一個(gè)實(shí)施方案中，貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或貧氫流(如果存在)或富甲烷流(如果存在))的至少一部分用于產(chǎn)生加氫甲烷化方法中使用的合成氣進(jìn)料流。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流和氣態(tài)烴流在酸氣去除之前合并且發(fā)生脫水。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流和氣態(tài)烴流在酸氣去除之前分別發(fā)生脫水并且合并。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流和氣態(tài)烴流在酸氣去除期間合并且經(jīng)共同處理。
權(quán)利要求
1.一種用于(i)產(chǎn)生貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流，( )產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物流以及(iii)提高得自地下油氣藏的含烴流體的產(chǎn)量的整合方法，所述方法包括以下步驟(1)將加壓的二氧化碳流注入地下油氣藏中以提高經(jīng)由烴生產(chǎn)井得自所述地下油氣藏的含烴流體的產(chǎn)量，所述含烴流體包含二氧化碳；(2)從所述烴生產(chǎn)井回收所述含烴流體；(3)將所述含烴流體分離成(a)所述液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)包含二氧化碳的氣態(tài)烴流；(4)由含碳原料生產(chǎn)合成氣流，所述合成氣流包含(a)—氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和(b)氫氣和甲燒中的至少一種；(5)在酸氣去除系統(tǒng)中對所述氣態(tài)烴流和所述合成氣流進(jìn)行共同處理，以產(chǎn)生所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流和富二氧化碳的循環(huán)流；和(6)對所述富二氧化碳的循環(huán)流加壓以產(chǎn)生所述加壓的二氧化碳流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述合成氣流是將含甲烷流用作所述含碳原料通過催化蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化方法來生產(chǎn)；或所述合成氣流是將含甲烷流用作所述含碳原料通過非催化氣體部分氧化方法來生產(chǎn)；或所述合成氣流是將含甲烷流用作所述含碳原料通過催化自熱轉(zhuǎn)化方法來生產(chǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含甲烷流包含所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或所述貧氫流，如果存在)的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述合成氣流是將非氣態(tài)含碳物質(zhì)用作所述含碳原料通過非催化熱氣化方法來生產(chǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述合成氣流包含氫氣以及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述合成氣流是將非氣態(tài)含碳物質(zhì)用作所述含碳原料通過催化加氫甲烷化方法來生產(chǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述合成氣流包含甲烷、氫氣和二氧化碳以及任選的一氧化碳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述合成氣流的至少一部分發(fā)生酸氣轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生富氫流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流包含氫氣，并且將所述氫氣的至少一部分分離以產(chǎn)生氫氣產(chǎn)物流和貧氫氣流；和/或所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流包含氫氣和一氧化碳，并且發(fā)生甲烷化以產(chǎn)生富甲烷氣流。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在去除酸氣之前將所述合成氣流和所述氣態(tài)烴流合并且進(jìn)行脫水；或在去除酸氣之前將所述合成氣流和所述氣態(tài)烴流分別進(jìn)行脫水且合并；或在去除酸氣期間將所述合成氣流和所述氣態(tài)烴流合并且進(jìn)行共同處理。
11.一種用于產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物流和貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流的設(shè)備，所述設(shè)備包括(A)適于由含碳原料生產(chǎn)合成氣的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，所述合成氣包含(i)一氧化碳和二氧化碳中的至少一種，和Qi)氫氣和甲烷中的至少一種；(B)與地下油氣藏流體連通的二氧化碳注入井，所述二氧化碳注入井適于將加壓的二氧化碳流注入所述地下油氣藏中以進(jìn)行強(qiáng)化采油；(C)與所述地下油氣藏流體連通的烴生產(chǎn)井，所述烴生產(chǎn)井適于去除所述地下油氣藏中的烴類流體，所述烴類流體包含二氧化碳；(D)與所述烴生產(chǎn)井流體連通的分離裝置，所述分離裝置適于(i)接收來自所述烴生產(chǎn)井的烴類流體，和(ii)將所述烴類流體分離成所述液態(tài)烴產(chǎn)物流和包含二氧化碳的氣態(tài)烴流；(E)與所述合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)和所述液體/氣體分離裝置流體連通的酸氣去除系統(tǒng)，所述酸氣去除系統(tǒng)適于(i)接收來自所述合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)的所述合成氣和來自所述液體/氣體分離裝置的所述氣態(tài)烴流，和(ii)對所述合成氣流和氣態(tài)烴流進(jìn)行共同處理以去除酸氣并產(chǎn)生所述貧酸氣的氣態(tài)烴產(chǎn)物流和富二氧化碳的循環(huán)流；和(F)與所述酸氣去除系統(tǒng)和所述二氧化碳注入井流體連通的壓縮機(jī)單元，所述壓縮機(jī)單元適于(i)接收所述富二氧化碳的循環(huán)流，和(ii)壓縮所述二氧化碳循環(huán)流以產(chǎn)生所述加壓的二氧化碳流，以及(iii)向所述二氧化碳注入井提供所述加壓的二氧化碳流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與諸如氣化或甲烷轉(zhuǎn)化的合成氣生產(chǎn)方法整合的強(qiáng)化采油方法，其包括對來自兩種方法的二氧化碳進(jìn)行聯(lián)合捕集和回收。
文檔編號F25J3/00GK102597417SQ201080047936
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者W·E·普雷斯頓 申請人:格雷特波因特能源公司