專利名稱：注入氮?dú)獾恼系奶岣呤筒墒章实姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高石油采收率的方法，其與諸如氣化或重整的合成氣產(chǎn)生方法和用于產(chǎn)生(i)供例如在合成氣方法或燃燒方法中使用的氧氣流和(ii)供EOR使用的氮?dú)饬鞯目諝夥蛛x方法整合。
背景技術(shù)：
鑒于原油供應(yīng)的減少，提高原油采收率(EOR)的技術(shù)受到了加倍重視。通常，使用儲(chǔ)油層的天然壓カ驅(qū)使原油進(jìn)入井眼，用常規(guī)泵使其從井眼到達(dá)地面來(lái)生產(chǎn)石油。在一定的生產(chǎn)周期之后，儲(chǔ)油層的天然壓カ降低且產(chǎn)量減少。在二十世紀(jì)四十年代，生產(chǎn)者通過(guò)利用注入的水、蒸汽和/或天然氣以在將原油泵送到地面之前驅(qū)使其進(jìn)入井眼而結(jié)合了二次采油。一旦已經(jīng)采收了易于提取的石油，生產(chǎn)者就著手三次采油或提高石油采收率(EOR)的技木。ー種已知的這類EOR技術(shù)為高壓氮?dú)庾⑷耄鋷椭鷮?duì)儲(chǔ)油層再加壓?；诟邏旱?dú)庾⑷氲腅OR還可包括其他技木，諸如CO2注入/涌入，其可與氮?dú)庾⑷胪瑫r(shí)或連續(xù)地進(jìn)行。CO2注入也幫助對(duì)儲(chǔ)油層再加壓。高壓CO2還充當(dāng)溶解殘油的溶剤，由此降低其粘度且改善其流動(dòng)特性，允許其從老化儲(chǔ)層中泵送出。使用氮?dú)夂腿芜x的CO2來(lái)增加采油量的ー個(gè)困難在于需要大量的這兩種氣體且該大量的利用率有限。氮?dú)馔ǔＷ钥諝夥蛛x方法得到，但認(rèn)為僅僅為了產(chǎn)生用于EOR的氮?dú)舛每諝夥蛛x方法并不經(jīng)濟(jì)?？衫脕?lái)自天然來(lái)源的CO2，但其通常需要該天然來(lái)源在儲(chǔ)油層附近以避免管線的構(gòu)造和使用，管線的構(gòu)造和使用可使得這種使用不經(jīng)濟(jì)。也已經(jīng)考慮了使用來(lái)自燃燒來(lái)源(諸如發(fā)電站)的CO2 (參見(jiàn)，例如US7299868和在其中提到的公開(kāi)案)，但從燃燒氣體中分離CO2是困難的且通常認(rèn)為不經(jīng)濟(jì)。近年來(lái)，已經(jīng)考慮將來(lái)自合成氣生產(chǎn)操作的CO2用于EOR中。參見(jiàn)，例如US7481275。合成氣生產(chǎn)操作例如包括催化氣化和加氫甲烷化方法、非催化氣化方法和甲烷重整方法。這些方法通常生成作為粗氣體產(chǎn)物的甲烷、氫氣和/或合成氣(氫氣與一氧化碳的混合物)中的ー種或多種，可將它們加工并最終用于發(fā)電和/或其他エ業(yè)應(yīng)用。這些方法還生成了 CO2，如相關(guān)技術(shù)的普通技術(shù)人員通常已知，其經(jīng)由酸性氣體去除方法除去。歷史上，該CO2簡(jiǎn)單地排放到大氣中，但鑒于環(huán)境問(wèn)題，該CO2的捕集和截存/使用變成必需做的事。EOR因此是來(lái)自合成氣生產(chǎn)操作的CO2流的合理出路。利用CO2副產(chǎn)物流用于EOR的至少ー種這樣的合成氣生產(chǎn)操作目前存在于GreatPlains Synfuels Plant (靠近 Beulah, North Dakota USA)。在該設(shè)施中，使煤炭/褐煤氣化成含有ニ氧化碳的合成氣流，該合成氣流經(jīng)由基于溶劑的酸性氣體去除技術(shù)分離。 將所得CO2流(其純度大于95%)壓縮并經(jīng)由205-英里超臨界CO2管線傳輸?shù)皆诩幽么蟮挠吞镆杂糜贓OR操作。該操作更詳細(xì)地描述在Perry和Eliason, “C02 Recovery andSequestration at Dakota Gasification Company(在達(dá)科他州氣化公司的 CO2 回收和截存)”(2004年 10月)(自 www. gasification, org得到)和在Dakota Gasification Company網(wǎng)址(www. dakotagas. com)上。該操作的缺點(diǎn)在于該管線，因?yàn)槌R界CO2被視為有害物質(zhì)。超臨界CO2管線(特別是長(zhǎng)達(dá)205英里的超臨界CO2管線)的構(gòu)造、許可、操作和維護(hù)是昂貴的。因此，非常需要使CO2從合成氣操作到達(dá)EOR現(xiàn)場(chǎng)的更有利的方式。將CO2用于EOR的另ー缺點(diǎn)在于，隨著更多的CO2泵送到儲(chǔ)油層中，也有更多的CO2與從井中出來(lái)的其他液體和氣體一起生成。傳統(tǒng)上，將與石油共生的CO2分離并排放到大氣中；然而，正如合成氣生產(chǎn)操作一祥，環(huán)境問(wèn)題使得該CO2排放不符合要求。因此，將非常需要將EOR方法與合成氣生產(chǎn)方法和空氣分離方法以使得CO2向大氣的釋放最少化(使CO2的捕集和截存最大化)、降低對(duì)于長(zhǎng)氮?dú)?和CO2(在使用吋))傳輸管線的需要并改善各個(gè)方法的綜合整合、效率和經(jīng)濟(jì)狀況的方式整合。本發(fā)明提供了這種整合。 發(fā)明概述
在第一方面，本發(fā)明提供整合方法以(i)生成貧酸性氣體產(chǎn)物氣流，Qi)生成富氧氣流，(iii)自地下烴儲(chǔ)層經(jīng)由烴生產(chǎn)井生成含烴流體，及(iv)促進(jìn)所述含烴流體自所述地下烴儲(chǔ)層的生產(chǎn)，所述方法包括以下步驟
(1)將加壓的氮?dú)饬髯⑷胨龅叵聼N儲(chǔ)層中以促進(jìn)所述含烴流體自所述地下烴儲(chǔ)層經(jīng)由所述烴生產(chǎn)井的生產(chǎn)；
(2)回收自所述烴生產(chǎn)井生成的所述含烴流體；
(3)將所述含烴流體分離成(a)液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)氣態(tài)烴產(chǎn)物流；
(4)由碳質(zhì)原料生成合成氣流，所述合成氣流包含(a)ニ氧化碳和(b)氫氣和甲烷中的至少ー種；
(5)在酸性氣體去除単元中處理所述合成氣流以生成貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富ニ氧化碳流；
(6)任選在所述酸性氣體去除単元中處理所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流以生成貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流；
(7)任選使所述貧酸性氣體合成氣流、所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流和所述貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流中ー種或多種的至少一部分燃燒；
(8)將空氣流分離成富氧氣流和富氮?dú)饬?；?br> (9)對(duì)所述富氮?dú)饬骷訅阂援a(chǎn)生所述加壓的氮?dú)饬鳎?br> 其中將所述富氧氣流的至少一部分用于步驟(4)和(7)中的ー個(gè)或兩個(gè)中。在第二方面，本發(fā)明提供通過(guò)將加壓的氮?dú)饬髯⑷氲叵聼N儲(chǔ)層中而促進(jìn)含烴流體自所述地下烴儲(chǔ)層經(jīng)由烴生產(chǎn)井的生產(chǎn)的方法，其中所述加壓的氮?dú)饬魍ㄟ^(guò)包括以下步驟的方法產(chǎn)生
(I)回收自所述烴生產(chǎn)井生成的所述含烴流體；
(II)將所述含烴流體分離成(a)液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)氣態(tài)烴產(chǎn)物流；
(III)由碳質(zhì)原料生成合成氣流，所述合成氣流包含(a)ニ氧化碳和(b)氫氣和甲烷中的至少ー種；(IV)在酸性氣體去除単元中處理所述合成氣流以生成貧酸性氣體合成氣流和富ニ氧化碳流；
(V)任選在所述酸性氣體去除単元中處理所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流以生成貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流；
(VI)任選使所述貧酸性氣體合成氣流、所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流和所述貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流中ー種或多種的至少一部分燃燒；
(VII)將空氣流分離成富氧氣流和富氮?dú)饬?；?br> (VIII)將所述富氮?dú)饬骷訅阂援a(chǎn)生加壓的氮?dú)饬鳎?br> 其中將所述富氧氣流的至少一部分用于步驟(III)和(VI)中的ー個(gè)或兩個(gè)中。在第一方面和第二方面的ー個(gè)具體實(shí)施方案中，將自酸性氣體去除產(chǎn)生的富ニ氧化碳流加壓以產(chǎn)生加壓的ニ氧化碳流，將所述加壓的ニ氧化碳流的至少一部分注入地下烴儲(chǔ)層中。在第一方面和第二方面的另一具體實(shí)施方案中，存在步驟(7)和(VI)，且使用該燃燒來(lái)生成至少部分地用于空氣分離步驟(步驟(8)和(VII))和/或加壓(壓縮)步驟(步驟(9)和(VIII)和/或CO2壓縮)的能量(例如，機(jī)械能和/或電能)。在第三方面，本發(fā)明提供用于生成含烴流體、貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富氧氣流的裝置，所述裝置包括
(A)適合由碳質(zhì)原料生成合成氣的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，所述合成氣流包含(i)ニ氧化碳和(ii)氫氣和甲烷中的至少ー種；
(B)與包含含烴流體的地下烴儲(chǔ)層流體連通的注入井，所述注入井適合將加壓的氮?dú)饬髯⑷胨龅叵聼N儲(chǔ)層中以便提高石油采收率； (C)與所述地下烴儲(chǔ)層流體連通的烴生產(chǎn)井，所述烴生產(chǎn)井適合自所述地下烴儲(chǔ)層中除去含烴流體；
(D)與所述烴生產(chǎn)井流體連通的分離設(shè)備，所述分離設(shè)備適合(i)自所述烴生產(chǎn)井接收所述烴流體，和(ii)將所述烴流體分離成液態(tài)烴產(chǎn)物流和氣態(tài)烴產(chǎn)物流；
(E)與所述合成氣產(chǎn)生系統(tǒng)流體連通的酸性氣體去除単元，所述酸性氣體去除單元適合(i)自所述合成氣產(chǎn)生系統(tǒng)接收所述合成氣，和(ii)處理所述合成氣以除去酸性氣體且生成所述貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富ニ氧化碳流；
(F)空氣分離単元，其適合(i)接收空氣流和(ii)將所述空氣流分離成富氧氣流和富氮再循環(huán)流；和
(G)與所述空氣分離單元和所述注入井流體連通的壓縮機(jī)単元，所述壓縮機(jī)單元適合(i)接收所述富氮再循環(huán)流，和(ii)將所述富氮再循環(huán)流壓縮以產(chǎn)生加壓的氮?dú)饬?，?br> (iii)將所述加壓的氮?dú)饬魈峁┑剿鲎⑷刖小Ｔ诘谌矫娴末`個(gè)具體實(shí)施方案中，所述注入井還適合將加壓的ニ氧化碳流注入地下烴儲(chǔ)層，且所述裝置還包括與酸性氣體去除単元和所述注入井流體連通的壓縮機(jī)單元，所述壓縮機(jī)單元適合(i)接收富ニ氧化碳流，和(ii)將ニ氧化碳再循環(huán)流壓縮以產(chǎn)生加壓的ニ氧化碳流，和(iii)將所述加壓的ニ氧化碳流提供到所述注入井。在第三方面的另ー具體的實(shí)施方案中，所述酸性氣體去除單元適合接收合成氣和氣態(tài)烴產(chǎn)物流的組合流，并處理所述組合流以除去酸性氣體且生成貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富ニ氧化碳流。在第三方面的另ー具體的實(shí)施方案中，所述酸性氣體去除單元還適合從分離設(shè)備接收氣態(tài)烴產(chǎn)物流，并處理所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流以除去酸性氣體且生成貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流。在這種情況下，所述貧酸性氣體產(chǎn)物氣流將包含貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流和貧酸性氣體合成氣流(単獨(dú)或組合的)兩者。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在閱讀以下詳述時(shí)將更容易地理解本發(fā)明的這些及其他實(shí)施方案、特征和優(yōu)勢(shì)。附圖簡(jiǎn)述
圖I為根據(jù)本發(fā)明的整合方法的一個(gè)實(shí)施方案的圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的整合方法的第一具體實(shí)施方案的圖。圖3為圖2的整合方法的氣體加工部分的一個(gè)實(shí)施方案的圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的整合方法的第二具體實(shí)施方案的圖。圖5為圖4的整合方法的氣體加工部分的一個(gè)實(shí)施方案的圖。圖6為適合與本發(fā)明聯(lián)用的電カ區(qū)塊的圖。發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及使合成氣生產(chǎn)方法和空氣分離方法與提高石油采收率的方法整合。下文提供更多細(xì)節(jié)。在本發(fā)明的上下文中，如果沒(méi)有另外指明，則本文提到的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利和其他參考文獻(xiàn)出于所有目的都通過(guò)引用全文明確地結(jié)合到本文中來(lái)，如同完整地闡述了一祥。除非另作定義，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。如果存在沖突，則以本發(fā)明說(shuō)明書(shū)(包括定義)為準(zhǔn)。除非明確注明，否則商標(biāo)都是以大寫(xiě)表示。盡管在本發(fā)明的實(shí)施或試驗(yàn)中可使用與本文所述的那些方法和材料類似或等效的方法和材料，但是本文描述合適的方法和材料。除非另有說(shuō)明，否則所有百分?jǐn)?shù)、份數(shù)、比率等都是以重量計(jì)。除非另有說(shuō)明，否則以psi為單位表示的壓カ為表壓，以kPa為單位表示的壓カ都是絕對(duì)壓カ。當(dāng)數(shù)量、濃度或其他值或參數(shù)作為范圍或一列上下限值提供時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，具體公開(kāi)的所有范圍都由任一對(duì)任何上下限范圍形成，而與是否単獨(dú)公開(kāi)所述范圍無(wú)關(guān)。在本文中列舉數(shù)值范圍的情況下，除非另有說(shuō)明，否則所述范圍g在包括其端點(diǎn)和所述范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。當(dāng)限定ー個(gè)范圍時(shí)，并非想要將本發(fā)明的范圍限制于所列的具體值。當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)“約”描述范圍的值或端點(diǎn)時(shí)，應(yīng)理解本發(fā)明包括提到的具體值或端點(diǎn)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“具有”或其任何其他變體g在涵蓋非排他性的包括。例如，包含一列要素的エ藝、方法、制品或裝置并不一定僅限于這些要素，而是可包括所述エ藝、方法、制品或裝置的沒(méi)有明確列出或固有的其他要素。此外，除非明確說(shuō)明相反情況，否則“或”是指包括性“或”而非排他性“或”。例如，條件A或B由以下任一條件滿足A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)及A和B兩者均為真(或存在)。僅是為了方便并考慮本發(fā)明的一般含義而使用“一(種/個(gè))”描述本文中的各種要素和組分。應(yīng)理解此描述包括ー種/個(gè)或至少ー種/個(gè)，且除非顯而易見(jiàn)它是指其他情況，否則單數(shù)也包括復(fù)數(shù)。除非本文中另作定義，否則本文使用的術(shù)語(yǔ)“相當(dāng)大部分”是指大于約90%的提及材料、優(yōu)選大于約95%的提及材料且更優(yōu)選大于約97%的提及材料。當(dāng)提到分子(諸如甲烷、ニ氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)，百分比是以摩爾計(jì)算，其他都是以重量計(jì)算(例如，含烴流體的液態(tài)組分)。
除非另作定義，否則本文使用的術(shù)語(yǔ)“主要部分”是指大于約50%的提及材料。當(dāng)提到分子(諸如氫氣、甲烷、ニ氧化碳、一氧化碳和硫化氫)時(shí)，百分比是以摩爾計(jì)算，其他都是以重量計(jì)算(例如，含烴流體的液態(tài)組分)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“含烴流體”是指包含任何烴液體和/或氣體的流體。含烴流體還可包含固體粒子。油、氣體冷凝液等以及其與諸如水的其他液體的混合物可為在含烴流體中所含的液體的實(shí)例。任何氣態(tài)烴(例如，甲烷、こ烷、丙烷、丙烯、丁烷等)和氣態(tài)烴混合物都可包含在含烴流體中。在本發(fā)明的上下文中，含烴流體自諸如含油地層、氣凝儲(chǔ)層、天然氣儲(chǔ)層等的地下烴儲(chǔ)層中采收。本文使用的術(shù)語(yǔ)“碳質(zhì)”與烴同義。本文使用的術(shù)語(yǔ)“碳質(zhì)材料”為含有機(jī)烴內(nèi)含物的材料。如本文定義,碳質(zhì)材料可分類為生物質(zhì)材料和非生物質(zhì)材料。本文使用的術(shù)語(yǔ)“生物質(zhì)”是指來(lái)源于近代(例如，過(guò)去的100年之內(nèi))活生物的碳質(zhì)材料，包括基于植物的生物質(zhì)和基于動(dòng)物的生物質(zhì)。為了清楚起見(jiàn)，生物質(zhì)不包括基于化石的碳質(zhì)材料,諸如煤炭。例如，參見(jiàn)US2009/0217575A1和US2009/0217587A1。本文使用的術(shù)語(yǔ)“基于植物的生物質(zhì)”是指來(lái)源于綠色植物、作物、藻類和樹(shù)木的材料，諸如但不限于高粱、甘蔗渣、甘蔗、竹子、雜種白楊、雜種柳樹(shù)、合歡樹(shù)(albiziatree)、桉樹(shù)、苜蓿、三葉草、油棕、柳枝稷、蘇丹草、粟、麻風(fēng)樹(shù)屬和芒草(例如奇崗(Miscanthus x giganteus))。生物質(zhì)還包括來(lái)自農(nóng)業(yè)耕種、加工和/或降解的廢物,諸如玉米芯和皮、玉米秸、稻草、堅(jiān)果殼、植物油、低芥酸菜籽油、菜籽油、生物柴油、樹(shù)皮縐、木屑、鋸末和園林廢物。本文使用的術(shù)語(yǔ)“基于動(dòng)物的生物質(zhì)”是指由動(dòng)物養(yǎng)殖和/或使用產(chǎn)生的廢物。例如，生物質(zhì)包括但不限于來(lái)自家畜養(yǎng)殖和加工的廢物，諸如畜糞、海鳥(niǎo)糞、禽糞、動(dòng)物脂肪和城市固體廢物(例如污水)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“非生物質(zhì)”是指未被本文中定義的術(shù)語(yǔ)“生物質(zhì)”涵蓋的那些碳質(zhì)材料。例如，非生物質(zhì)包括但不限于無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤、石油焦炭、浙青烯、液體石油殘?jiān)蚱浠旌衔?。例如，參?jiàn)US2009/0166588A1、US2009/0165379A1、US2009/0165380AU US2009/0165361AU US2009/0217590A1 和 US2009/0217586A1。本文使用的術(shù)語(yǔ)“石油焦炭(petroleum coke和petcoke) ”包括(i)石油加工中得到的高沸點(diǎn)烴懼分的固體熱解產(chǎn)物(重質(zhì)殘洛-“殘余石油焦炭(resid petcoke)”)；和(ii)加工浙青砂的固體熱解產(chǎn)物(浙青質(zhì)砂或油砂-“浙青砂石油焦炭”)。這類碳化產(chǎn)物例如包括綠色(greem)石油焦炭、煅燒石油焦炭、針狀石油焦炭和流化床石油焦炭。 殘余石油焦炭還可以例如通過(guò)用以提高重質(zhì)殘留原油品質(zhì)的焦化處理而由原油得到，該石油焦炭含有基于焦炭的重量計(jì)算通常約I. 0重量％或更少、更通常約0. 5重量％或更少的灰分作為微量組分。通常這類較低灰分焦炭中的灰分包含諸如鎳和釩的金屬。浙青砂石油焦炭可例如通過(guò)用來(lái)提高油砂品質(zhì)的焦化處理而由油砂得到。浙青砂石油焦炭含有基于浙青砂石油焦炭的總重量計(jì)算通常在約2重量％-約12重量％范圍內(nèi)且更通常在約4重量％-約12重量％范圍內(nèi)的灰分作為微量組分。通常這類較高灰分焦炭中的灰分包含諸如硅石和/或氧化鋁的材料。石油焦炭具有通常在約0. 2重量％_約2重量％范圍內(nèi)的固有低濕含量(基于石油焦炭總重量計(jì)算)；其通常還具有允許常規(guī)催化劑浸潰法的極低水浸容量。所得微粒組合物例如含有與常規(guī)干式操作相比増加下游干式操作效率的較低平均濕含量。所述石油焦炭可包含基于石油焦炭的總重量計(jì)算至少約70重量％的碳、至少約80重量％的碳或至少約90重量％的碳。通常所述石油焦炭包含基于石油焦炭的重量計(jì)算小于約20重量％的無(wú)機(jī)化合物。本文使用的術(shù)語(yǔ)“浙青烯”為室溫下的芳族碳質(zhì)固體，且其可例如通過(guò)加工原油和原油浙青砂得到。本文使用的術(shù)語(yǔ)“煤炭”是指泥煤、褐煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤或其混合物。在某些實(shí)施方案中，基于煤炭的總重量計(jì)算，煤炭的碳含量小于約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％。在其他實(shí)施方案中，基于煤炭的總重量計(jì)算，煤炭的碳含量至高約85重量％、或至高約80重量％、或至高約75重量％。有用的煤炭的實(shí)例包括但不限于Illinois #6、Pittsburgh #8>BeuIah (ND)、Utah Blind Canyon和Powder River Basin(PRB)煤炭。無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤和褐煤基于煤炭的總干重計(jì)算可分別含有約10重量％、約5-約7重量％、約4-約8重量％和約9-約11重量％的灰分。然而，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉，任何特定煤炭來(lái)源的灰分含量都將取決于煤炭的等級(jí)和來(lái)源。參見(jiàn)，例如“CoalData: A Reference，，，Energy Information Administration, Office of Coal, Nuclear,Electric and Alternate Fuels, U.S. Department of Energy, D0E/EIA-0064(93),1995年2月。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉，由煤炭燃燒生成的灰分通常包括飛灰和爐底灰兩者。基于飛灰的總重量計(jì)算，來(lái)自煙煤的飛灰可包含約20-約60重量％的ニ氧化硅和約5-約35重量％的氧化鋁?；陲w灰的總重量計(jì)算，來(lái)自次煙煤的飛灰可包含約40-約60重量％的ニ氧化硅和約20-約30重量％的氧化鋁?；陲w灰的總重量計(jì)算，來(lái)自褐煤的飛灰可包含約15-約45重量％的ニ氧化硅和約20-約25重量％的氧化鋁。參見(jiàn)，例如Meyers等，“Fly Ash. A Highway Construction Material (飛灰，公路建筑材料)，” Federal HighwayAdministration, Report No. FHWA-IP-76-16, Washington, DC, 1976?；跔t底灰的總重量計(jì)算，來(lái)自煙煤的爐底灰可包含約40-約60重量％的ニ氧化硅和約20-約30重量％的氧化鋁?；跔t底灰的總重量計(jì)算，來(lái)自次煙煤的爐底灰可包含約40-約50重量％的ニ氧化硅和約15-約25重量％的氧化鋁?；跔t底灰的總重量計(jì)算，來(lái)自褐煤的爐底灰可包含約30-約80重量％的ニ氧化硅和約10-約20重量％的氧化招。參見(jiàn)，例如 Moulton, Lyle K. “Bottom Ash and Boiler Slag(爐底灰和爐禮)，”P(pán)roceedings of the Third International Ash Utilization Symposium, U. S. Bureauof Mines, Information Circular No. 8640, Washington, DC, 1973。諸如甲烷的碳質(zhì)材料視其來(lái)源可為在上文定義下的生物質(zhì)或非生物質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“単元”是指單元操作。當(dāng)描述存在多于ー個(gè)“單元”吋，那些單元以并聯(lián)方式操作。然而，單個(gè)“單元”可視上下文而包括多于ー個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的單元。例如，酸性氣體去除単元可包括硫化氫去除単元和后面串聯(lián)的ニ氧化碳去除単元。作為另ー實(shí)例，污染物去除単元可包括用于第一污染物的第一去除単元和后面串聯(lián)的用于第二污染物的第二去除単元。作為又ー實(shí)例，壓縮機(jī)可包括用以將物流壓縮到第一壓カ的第一壓縮機(jī)、后面串聯(lián)的用以進(jìn)ー步壓縮物流到第二(較高)壓カ的第二壓縮機(jī)。本文中的材料、方法和實(shí)施例僅是說(shuō)明性的且除非明確說(shuō)明，否則不是用來(lái)加以限制。
_3] 通用エ藝信息
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，如在

圖1-6中所說(shuō)明，貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38)、富氧氣流(14)和含烴流體(82)在整合的E0R、空氣分離和合成氣生產(chǎn)方法中生成。為了利于整合，在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)(設(shè)施)和空氣分離単元二者都接近EOR場(chǎng)所(油田)，諸如在同一或鄰接地塊上。提高的石油采收
參考圖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)人員熟知的技術(shù)將加壓的氮?dú)饬?19)和任選的加壓的ニ氧化碳流(89)經(jīng)由(ー個(gè)或多個(gè))注入井(500)注入地下烴儲(chǔ)層(20)中。如上所指出，加壓的氮?dú)饬?19)幫助地下儲(chǔ)層再加壓。通常加壓的氮?dú)饬?19)在至少約 1200psig (約 8375kPa)或至少約 1500psig (約 10444kPa)或至少約 2000psig (約13891kPa)的壓カ下注入地下儲(chǔ)層中。同樣如上所指出，加壓的ニ氧化碳流(89)(其通常將處于超臨界流體狀態(tài))用以經(jīng)由通常包括將地下儲(chǔ)層再加壓和使捕集的烴的粘度降低(改善流動(dòng)性質(zhì))的機(jī)制的組合而提高烴流體(82)自生產(chǎn)井￠00)的生產(chǎn)。通常加壓的ニ氧化碳流(89)也將在至少約 1200psig(約 8375kPa)或至少約 1500psig(約 10444kPa)或至少約 2000psig(約1389IkPa)的壓カ下注入地下儲(chǔ)層中。如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，使用ニ氧化碳和氮?dú)獾腅OR可利用共同注入 (co-injection)(在相同場(chǎng)所同時(shí))、同時(shí)注入(concurrent injection)(在不同場(chǎng)所同吋)、連續(xù)注入(在相同或分開(kāi)的場(chǎng)所一者接一者)或這些各種技術(shù)的組合。同樣如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，EOR還可包括共同注入、同時(shí)注入或連續(xù)注入加壓的水、蒸汽和其他流體。所利用的實(shí)際的基于ニ氧化碳/氮?dú)獾腅OR方法在廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。所得含烴流體(82)經(jīng)(ー個(gè)或多個(gè))烴生產(chǎn)井(600)生成并回收。生成的含烴流體(82)視烴儲(chǔ)層和EOR條件通常含有液態(tài)和氣態(tài)烴組分以及其他液態(tài)和氣態(tài)組分。液態(tài)烴組分通常可被視為原油，而氣態(tài)烴組分通常包含在環(huán)境條件下為氣體的烴，諸如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和丁烷(天然氣的典型組分)。其他典型的液態(tài)組分包括水或鹽水。含烴流體(82)還可包含ニ氧化碳，且可包含其他氣態(tài)組分，諸如硫化氫(來(lái)自酸井)和氮?dú)?。含烴流體(82)還可包含固態(tài)碳和礦物質(zhì)。可將生成的含烴流體(82)通到分離設(shè)備(300)中以使氣態(tài)組分與液態(tài)/固態(tài)組分分離以產(chǎn)生氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)、液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)和任選的含有來(lái)自含烴流體(82)的固態(tài)組分的物流(86)。所述固體也可任選地由液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)攜帶以便稍后分離，或在分離設(shè)備(300)之前通過(guò)諸如沉降、離心和/或過(guò)濾的熟知技術(shù)分離出來(lái)。在一個(gè)實(shí)施方案中，較大/致密的固體在分離設(shè)備(300)中分離，而可變得夾帶在液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)中的較細(xì)固體隨后經(jīng)由諸如過(guò)濾的熟知技術(shù)分離。作為分離設(shè)備(300)使用的合適的分離設(shè)備為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知且例如包括單級(jí)或多級(jí)水平分離器和旋風(fēng)分離器。所利用的實(shí)際分離設(shè)備在廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)因此通常包含至少主要部分(或相當(dāng)大部分或基本上所有)的來(lái)自含烴流體(82)的液態(tài)組分，例如包括原油和水/鹽水。如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，隨后可加工液態(tài)烴產(chǎn)物流(85)以分離出水和其他污染物，隨后進(jìn)一歩加工(例如，精制)成多種最終產(chǎn)物或用于多種最終用途。如果存在含固態(tài)組分的物流(86)，則通常將其作為濃漿料或與含烴流體(82)的液態(tài)內(nèi)含物的某些部分一起自分離設(shè)備(300)除去?？膳c在物流(86)中的固體移出的油可經(jīng)由洗滌或相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的其他技術(shù)采收。離開(kāi)分離設(shè)備(300)的所得氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)通常包含至少相當(dāng)大部分(或基本所有)的來(lái)自含烴流體(82)的氣態(tài)組分，包含來(lái)自含烴流體(82)的至少相當(dāng)大部分(或基本所有)的氣態(tài)烴(和存在的ニ氧化碳)。氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)還可包含少量水蒸氣(其應(yīng)該在例如在如下文論述的酸性氣體去除単元(200)中進(jìn)ー步處理之前被基本除去)以及諸如硫化氫的其他污染物(如果存在的話)。如果含烴流體(82)含有例如大于污染物量的酸性氣體如ニ氧化碳，則所得氣態(tài)烴流(84)將含有相當(dāng)大部分(或基本所有)的酸性氣體，且在ー個(gè)實(shí)施方案中，其將經(jīng)受酸性氣體去除以除去并回收酸性氣體。離開(kāi)分離設(shè)備(300)的氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)的全部或一部分可與合成氣流(50)組合，或另外在如下論述的酸性氣體去除單元(200)中與合成氣流(50) —起共同加工。在與合成氣流(50)組合或在酸性氣體去除單元(200)中共同加工之前，任選可將氣態(tài)烴產(chǎn)物流
(84)壓縮或加熱(未繪出)到適合組合或如下文進(jìn)ー步描述的其他后續(xù)加工的溫度和壓カ條件。氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)的全部或一部分可另外或供選地在動(dòng)カ區(qū)塊(760a)中燃燒例如用于電カ(79a)和/或蒸汽產(chǎn)生。包含來(lái)自空氣分離單元(800)的富氧氣流(14)的至少一部分的富氧氣流(14c)可如下論述用于動(dòng)カ區(qū)塊(760a)中。合成氣產(chǎn)生(IOO)
合成氣流(50)含有(i) ニ氧化碳和(ii)氫氣和甲烷中的至少ー種。合成氣流(50)的實(shí)際組成將取決于用以產(chǎn)生物流的合成氣方法和碳質(zhì)原料，其包括在酸性氣體去除単元(200)之前可發(fā)生的任何氣體加工或與氣態(tài)烴流(84)的任選的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含ニ氧化碳和氫氣。在另ー實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含ニ氧化碳和甲燒。在另ー實(shí)施方案中，合成氣流(50)包含ニ氧化碳、甲燒和氫氣。再一次取決于合成氣生產(chǎn)方法和碳質(zhì)原料，合成氣流(50)還可含有其他氣態(tài)組分，諸如ー氧化碳、硫化氫、蒸汽及其他氣態(tài)烴。合成氣流(50)在合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)(100)中產(chǎn)生。在本發(fā)明的上下文中可利用任何合成氣產(chǎn)生方法，只要該合成氣產(chǎn)生方法(包括在與氣態(tài)烴流(84)任選組合之前或在酸性氣體去除単元(200)之前 的氣體加工)根據(jù)本發(fā)明的上下文的需要產(chǎn)生合成氣流即可。相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常已知合適的合成氣方法，且許多適用的技術(shù)都是市售的。包含來(lái)自空氣分離單元(800)的富氧氣流(14)的至少一部分的富氧氣流(14a)任選可用于如下所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)(100)中。下文論述不同類型的合適的合成氣產(chǎn)生方法的非限制性實(shí)例。這些實(shí)例可以單個(gè)或組合地使用。所有合成氣產(chǎn)生方法都將包括反應(yīng)器，其在圖3和圖5中統(tǒng)統(tǒng)表示為(110)，碳質(zhì)原料(10)將在其中加工以生成合成氣，在與氣態(tài)烴流(84)任選組合之前和/或在酸性氣體去除単元(200)之前可將該合成氣進(jìn)一歩處理。在如下描述的各種合成氣產(chǎn)生方法的上下文中，可籠統(tǒng)地參考圖3和圖5?；跉怏w的甲烷重整/部分氧化
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述合成氣產(chǎn)生方法基于氣體進(jìn)料的甲烷部分氧化/重整方法，諸如非催化氣態(tài)部分氧化、催化自熱(authothermal)重整或催化流-甲燒重整方法(catalytic stream-methane reforming process)。這些方法通常在相關(guān)領(lǐng)域中熟知。參見(jiàn),例如 Rice 和 Mann, “Autothermal Reforming of Natural Gas to SynthesisGas, Reference: KBR Paper #2031 (天然氣到合成氣的自熱重整，參考文獻(xiàn)KBR Paper#2031)，” Sandia National Laboratory Publication No. SAND2007-2331 (2007);和Bogdan, “Reactor Modeling and Process Analysis for Partial Oxidation of NaturalGas(用于天然氣的部分氧化的反應(yīng)器型號(hào)和エ藝分析)”，F(xiàn)ebodruk, B. V.印刷，ISBN:90-365-2100-9 (2004)。有效地適合結(jié)合本發(fā)明使用的技術(shù)和反應(yīng)器自Royal Dutch Shell plc、SiemensAG、General Electric Company> Lurgi AG、Haldor Topsoe A/S、Uhde AG、KBR Inc.等購(gòu)得。參考圖3和圖5，這些基于氣體的方法在反應(yīng)器(110)中使作為碳質(zhì)原料(10)的氣態(tài)含甲烷物流轉(zhuǎn)化成作為合成氣流(50)的合成氣(氫氣加一氧化碳)，視具體方法而定，所述合成氣的氫氣一氧化碳比率不同，通常將含有少量的ニ氧化碳且可含有少量的其他氣態(tài)組分如蒸汽?？捎糜谶@些方法的含甲烷物流包含占主要量的甲烷且可包含其他氣態(tài)烴和組分。常用的含甲烷物流的實(shí)例包括天然氣和合成天然氣。在非催化氣態(tài)部分氧化和自熱重整中，將富氧氣流(14a)與碳質(zhì)原料(10) —起進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中。任選地，蒸汽(16)也可進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中。在蒸汽-甲烷重整中，將蒸汽(16)與碳質(zhì)原料(10) —起進(jìn)料到反應(yīng)器中。在一些情況下，還可將少量的其他氣體如ニ氧化碳、氫氣和/或氮?dú)膺M(jìn)料到反應(yīng)器(110)中。各種反應(yīng)器和技術(shù)的反應(yīng)及其他操作條件和設(shè)備及構(gòu)造在一般意義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，且在廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。
基于固體/液體的氣化得到合成氣
在另ー實(shí)施方案中，合成氣產(chǎn)生方法基于非催化熱氣化方法，諸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))烴用作碳質(zhì)原料(10)?？蓪⒏鞣N生物質(zhì)和非生物質(zhì)材料(如上所述)用作這些方法中的碳質(zhì)原料(10)。有效地適合結(jié)合本發(fā)明使用的吹氧固體/液體氣化器在一般意義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知且例如包括基于自Royal Dutch Shell pic、ConocoPhillipsCompany、Siemens AG>Lurgi AG (Sasol) ^General Electric Company 等購(gòu)得的技術(shù)的那些氣化器。其他有效合適的合成氣產(chǎn)生器例如公開(kāi)在US2009/0018222A1、US2007/0205092A1和 US6863878 中。這些方法使固態(tài)、半固態(tài)和/或液態(tài)碳質(zhì)原料(10)在諸如吹氧氣化器的反應(yīng)器(110)中轉(zhuǎn)化成作為合成氣流(50)的合成氣(氫氣加一氧化碳)，取決于具體方法和碳質(zhì)原料，該合成氣的氫氣一氧化碳比率不同，通常將含有少量的ニ氧化碳且可含有少量的 其他氣態(tài)組分，諸如甲烷、蒸汽、硫化氫、硫氧化物和氮氧化物。在某些這樣的方法中，將富氧氣流(14a)與碳質(zhì)原料(10) —起進(jìn)料到反應(yīng)器
(110)中。任選地，也可將蒸汽(16)以及諸如ニ氧化碳、氫氣、甲烷和/或氮?dú)獾钠渌麣怏w進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中。在某些這樣的方法中，可將蒸汽(16)代替富氧氣流(14a)的全部或一部分在高溫下用作氧化劑。在反應(yīng)器(110)中的氣化通常將在碳質(zhì)原料(10)的流化床中發(fā)生，碳質(zhì)原料(10)通過(guò)富氧氣流(14a)、蒸汽(16)和/或可進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中的其他流化氣體(如ニ氧化碳和/或氮?dú)?的流動(dòng)流態(tài)化。通常，熱氣化為非催化工藝，因此不需要將氣化催化劑加到碳質(zhì)原料(10)或反應(yīng)器(110)中，然而，可利用促進(jìn)合成氣形成的催化劑。這些熱氣化方法通常在高溫和壓カ條件下操作，且可視方法和碳質(zhì)原料而在結(jié)渣或未結(jié)洛操作條件下運(yùn)行。各種反應(yīng)器和技術(shù)的反應(yīng)及其他操作條件和設(shè)備及構(gòu)造在一般意義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，且在廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。催化氣化/加氫甲烷化得到富甲烷氣體
在另ー供選的實(shí)施方案中，合成氣產(chǎn)生方法為催化氣化/加氫甲烷化方法，其中非氣態(tài)碳質(zhì)原料(10)的氣化在反應(yīng)器(110)中在蒸汽和催化劑存在下發(fā)生以產(chǎn)生作為合成氣流(50)的富甲烷氣流，該富甲烷氣流通常包含甲烷、氫氣、一氧化碳、ニ氧化碳和蒸汽。碳源到甲烷的加氫甲烷化通常包括四個(gè)并發(fā)反應(yīng)
蒸汽碳(steam carbon) C + H2O — CO + H2(I)
水氣轉(zhuǎn)變C0 + H2O — H2 + CO2 (II)
CO 甲烷化C0+3H2 — CH4 + H2O(III)
加氫氣化2 + C — CH4(IV)。在加氫甲烷化反應(yīng)中，前三個(gè)反應(yīng)(I-III)起主要作用以產(chǎn)生以下總反應(yīng)
2C + 2H20 — CH4 + CO2(V)。該總反應(yīng)基本熱平衡；然而，由于エ藝熱量損失和其他能量需求(諸如蒸發(fā)隨原料進(jìn)入反應(yīng)器的水份所需要)，必須將一些熱量加到反應(yīng)器中以保持熱平衡。這些反應(yīng)也基本是合成氣(氫氣和一氧化碳)平衡的(生成并消耗合成氣)，因此，隨著一氧化碳和氫氣隨所生成的氣體一起移出，根據(jù)需要，需要將ー氧化碳和氫氣加到反應(yīng)中以避免缺乏。為了保持反應(yīng)的凈熱盡可能地接近中性(僅略微放熱或吸熱)且保持合成氣平衡，常將蒸汽(16)和合成氣(12)( —氧化碳和氫氣)的過(guò)熱氣流進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中(単獨(dú)地或組合地)。一氧化碳和氫氣流常為自產(chǎn)物氣體分離的再循環(huán)流，和/或通過(guò)重整產(chǎn)物甲烷的一部分而提供。任選地，合成氣的全部或一部分可通過(guò)將富氧氣流(14a)直接進(jìn)料到反應(yīng)器(110)中而原位產(chǎn)生。可用于這些方法的碳質(zhì)原料例如包括廣泛種類的生物質(zhì)和非生物質(zhì)材料。在這些方法中利用的催化劑例如包括堿金屬、堿土金屬和過(guò)渡金屬和化合物、其 混合物及其絡(luò)合物。在催化氣化/加氫甲烷化方法中的溫度和壓カ操作條件通常比非催化氣化方法更溫和(溫度和壓カ較低)，且有時(shí)在成本和效率方面可具有優(yōu)勢(shì)。催化氣化/加氫甲烷化方法和條件例如公開(kāi)在以下文獻(xiàn)中US3828474、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、 US6187465、 US6790430、 US6894183、 US6955695、 US2003/0167961A1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、US2009/016538IAl、US2009/016536IAl、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、US2009/0259080A1、US2009/0260287A1、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(guó)專利申請(qǐng)第12/778，538號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0047 US NP1，題為Process for Hydromethanation of a Carbonaceous Feedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲燒化的方法))、美國(guó)專利申請(qǐng)第12/778，548號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0048 US NPl，題為Processesfor Hydromethanation of a Carbonaceous Feedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲燒化的方法))和美國(guó)專利申請(qǐng)第12/778，552號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0049 US NP1，題為Processes forHydromethanation of a Carbonaceous Feedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲燒化的方法))，其各自在2010年5月12日提交；2010年8月6日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/851，864號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào) FN-0050 US NPl,題為 Process for Hydromethanation of a CarbonaceousFeedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲烷化的方法))；和美國(guó)專利申請(qǐng)第12/882，415號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào) FN-0051 US NPl,題為 Process for Hydromethanation of a CarbonaceousFeedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲烷化的方法))、美國(guó)專利申請(qǐng)第12/882,412號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào) FN-0052 US NPl,題為 Integrated Hydromethanation Combined Cycle Process (整合的加氫甲烷化聯(lián)合循環(huán)方法))、美國(guó)專利申請(qǐng)第12/882，408號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0053US NPl,題為 Integrated Hydromethanation Combined Cycle Process (整合的加氫甲燒化聯(lián)合循環(huán)方法))和美國(guó)專利申請(qǐng)第12/882，417號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0054 US NP1，題為Process for Hydromethanation of a Carbonaceous Feedstock(使碳質(zhì)原料加氫甲燒化的方法))，其各自在2010年9月15日提交。各種催化氣化/加氫甲烷化反應(yīng)器和技術(shù)的通用反應(yīng)及其他操作條件可自以上參考文獻(xiàn)中見(jiàn)到且在廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。熱交換(140)
所有上述合成氣產(chǎn)生方法通常將產(chǎn)生溫度高于適合對(duì)下游氣體方法(包括酸性氣體去除単元(200))進(jìn)料和/或與氣態(tài)烴流(84)組合的合成氣流(50)，因此，在從反應(yīng)器離開(kāi)后，合成氣流(50)通常穿過(guò)換熱器単元(140)以除去熱能且產(chǎn)生冷卻的合成氣流(52)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在換熱器単元(140)中回收的熱能例如可用以產(chǎn)生蒸汽和/或使各種エ藝物流過(guò)熱。所產(chǎn)生的任何蒸汽都可用于例如內(nèi)部エ藝需求和/或產(chǎn)生電力。在一個(gè)實(shí)施方案中，所得冷卻的合成氣流(52)通常將在約450 T (約232°C)_約IlOO0F (約593で)、更通常約550 °F (約288°C )-約950 °F (約510°C)的溫度下且在適合隨后的酸性氣體去除加工(考慮任何中間加工)的壓カ下離開(kāi)換熱器單元(140)。通常該壓カ為約 50psig (約 446kPa)-約 800psig (約 5617kPa)、更通常約 400psig (約 2860kPa)-約600psig (約 4238kPa)
在酸性氣體去除之前的氣體處理
可將合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)単獨(dú)加工或任選可在各種地點(diǎn)組合且以各種處理方法個(gè)單個(gè)或共同加工，或任選在酸性氣體去除單元(200)處或在酸性氣體去除單元(200)中組合并共同處理。組合和/或共同加工合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)的具體實(shí)施方案描繪在圖2-5中。組合地點(diǎn)和加工變化將主要取決于兩種物流的組成、溫度和壓カ和任何所要的最終產(chǎn)物。在酸性氣體去除之前的加工選擇例如包括酸轉(zhuǎn)變(700)(水氣轉(zhuǎn)變)、污染物去除(710)和脫水(720)中的ー項(xiàng)或多項(xiàng)。雖然這些中間加工步驟可以任何順序發(fā)生，但是脫水(720)通常剛好發(fā)生在酸性氣體去除之前(在系列的最后)，因?yàn)樵诤铣蓺饬?50)和氣態(tài)烴流(84)中的相當(dāng)大部分的任意水理想地應(yīng)該在于酸性氣體去除単元(200)中處理之前除去。在圖2和圖3中描繪的ー個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)在酸性氣體去除単元(200)之前組合以產(chǎn)生組合的氣流出0)。 在ー個(gè)具體的實(shí)施方案中，合成氣流
(50)和氣態(tài)烴流(84)在脫水(720)之前組合。在另ー具體的實(shí)施方案中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)單獨(dú)脫水(720和720a)且在酸性氣體去除之前或期間組合。這兩種物流的組合也可能需要使物流中的一種或兩種壓縮或膨脹。通常氣態(tài)烴流
(84)在與合成氣流(50)組合之前將需要至少一定程度的壓縮。
在另ー實(shí)施方案中，如圖4和圖5所描繪,如下文更詳細(xì)地論述,合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)在酸性氣體去除單元(200)內(nèi)共同加工。酸轉(zhuǎn)奪(700)
在某些實(shí)施方案中，特別是在物流含有明顯量的ー氧化碳且希望使氫氣和/或ニ氧化碳產(chǎn)量最大化的情況下，可將這種物流(諸如合成氣流(50))的全部或一部分供應(yīng)到酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)器(700)中。在酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)(700)中，氣體在水性介質(zhì)(諸如蒸汽)存在下經(jīng)歷酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)(也稱作水氣轉(zhuǎn)變反應(yīng)，參見(jiàn)上式(II))以將至少主要部分(或相當(dāng)大部分或基本所有)的CO轉(zhuǎn)化為CO2，其也増加H2的分?jǐn)?shù)，以便生成富氫氣流(54)。例如在US7074373中詳細(xì)描述了酸轉(zhuǎn)變方法。所述方法包括加入水或使用氣體中所含的水并使所得水-氣混合物在蒸汽重整催化劑上絕熱反應(yīng)。典型的蒸汽重整催化劑包括在耐熱載體上的ー種或多種VIII族金屬。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知用于對(duì)含CO的氣流進(jìn)行酸氣轉(zhuǎn)變反應(yīng)的方法和反應(yīng)器。合適的反應(yīng)條件和合適的反應(yīng)器可視必須從氣流貧化的CO的量而變化。在一些實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)變可在單級(jí)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)變反應(yīng)可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適催化劑催化。這類催化劑包括但不限于諸如Fe2O3-Cr2O3催化劑的基于Fe2O3的催化劑和基于其他過(guò)渡金屬和基于過(guò)渡金屬氧化物的催化劑。在其他實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)變可分多級(jí)進(jìn)行。在ー個(gè)特定的實(shí)施方案中，酸氣轉(zhuǎn)變分兩級(jí)進(jìn)行。該兩級(jí)エ藝使用高溫順序，接著低溫順序。高溫轉(zhuǎn)變反應(yīng)的氣體溫度為約350°C -約1050°C。典型的高溫催化劑包括但不限于任選組合了較少量氧化鉻的氧化鉄。用于低溫轉(zhuǎn)變的氣體溫度為約150°C -約300°C、或約200°C -約250°C。低溫轉(zhuǎn)變催化劑包括但不限于可負(fù)載在氧化鋅或氧化鋁上的銅氧化物。酸轉(zhuǎn)變方法的合適方法描述在先前提到的US2009/0246120A1中。酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)為放熱的，因此其常用換熱器(未繪出)進(jìn)行以容許有效地使用熱能。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知使用這些特征的轉(zhuǎn)變反應(yīng)器?；厥盏臒崮芸衫缬靡援a(chǎn)生蒸汽、使各種エ藝物流過(guò)熱和/或預(yù)加熱供其他蒸汽產(chǎn)生操作使用的鍋爐進(jìn)水。合適的轉(zhuǎn)變反應(yīng)器的實(shí)例說(shuō)明在先前提到的US7074373中，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他設(shè)計(jì)也是有效的。如果存在酸轉(zhuǎn)變且希望保持一定的一氧化碳含量，則可將物流的一部分分流以繞過(guò)酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)器(700)且在酸性氣體去除單元(200)之前的某一地點(diǎn)與富氫氣流(54)組合。這在希望回收單獨(dú)的甲烷副產(chǎn)物時(shí)特別有用，因?yàn)樗Ａ舻囊谎趸茧S后可如下論述甲烷化。污染物去除(710)
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，合成氣流(50)的污染程度將取決于碳質(zhì)原料的性質(zhì)和合成氣產(chǎn)生條件。例如，石油焦炭和某些煤炭可具有高硫含量，導(dǎo)致較高的硫氧化物(SOx) ,H2S和/或COS污染。某些煤炭可含有顯著水平的可在合成氣產(chǎn)生期間揮發(fā)的汞。其他原料可具有高氮含量，產(chǎn)生氨、氮氧化物(NOx)和/或氰化物。諸如H2S和COS的一些這樣的污染物通常在酸性氣體去除單元(200)中除去。諸如氨和汞的其他污染物通常需要在酸性氣體去除単元(200)之前除去。 當(dāng)存在時(shí)，特定污染物的污染物去除將從如此處理的凈化氣流(56)中除去至少相當(dāng)大部分(或基本所有)的污染物，通常到處于或低于對(duì)于所要酸性氣體去除単元(200)或所要最終產(chǎn)物的規(guī)格極限的水平。雖然在圖3中顯示氣態(tài)烴流(84)和冷卻的合成氣流(54)可在污染物去除単元(700)之后組合，但這僅是為了例示而顯示，因?yàn)檫@兩種物流可在污染物去除単元(710)之前組合，或在需要的情況下單獨(dú)處理以去除污染物且隨后組合。污染物去除方法在一般意義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，如在許多先前提到的參考文獻(xiàn)中例示。脫水(720)
另外，在酸性氣體去除単元(200)之前，単獨(dú)或組合的合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84) 應(yīng)該經(jīng)由脫水単元(720)(和(720a)(如果存在的話))處理以降低殘留水含量，以生成脫水物流(58)(和(58a)，如果存在脫水單元(720a)的話)。合適的脫水單元的實(shí)例包括氣液分離器(knock-out drum)或類似水分離設(shè)備和/或吸水方法，諸如ニ醇處理。這類脫水単元和方法在一般意義上同樣為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。酸性氣體去除(200)
根據(jù)本發(fā)明，至少所述合成氣流(50)(或由中間處理產(chǎn)生的衍生物流)在酸性氣體去除単元(200)中加工以除去ニ氧化碳及其他酸性氣體(諸如硫化氫(如果存在的話))且產(chǎn)生富ニ氧化碳流(87)和作為貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38)的貧酸性氣體合成氣流。任選地，合成氣流(50)和氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)(或由中間處理產(chǎn)生的衍生物流)在酸性氣體去除單元(200)中共同加工以除去ニ氧化碳及其他酸性氣體(諸如硫化氫(如果存在的話))且產(chǎn)生貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38)，貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38)可為由合成氣流(50)和氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)(或由中間處理產(chǎn)生的衍生物流)的組合產(chǎn)生的單一物流或由合成氣流(50)和氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)(或由中間處理產(chǎn)生的衍生物流)得到的單個(gè)物流。參見(jiàn)，例如共同擁有的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/906,552號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0055 US NP1，題為Integrated Enhanced Oil Recovery Process (整合的提高石油米收率的方法))和美國(guó)專利申請(qǐng)第12/906，547號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0056 US NP1，題為Integrated EnhancedOil Recovery Process (整合的提高石油采收率的方法))，其兩者都在2010年10月18日提交。如在圖2和圖3中陳述且如下文進(jìn)ー步論述，合成氣流(50)和氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)共同加工以產(chǎn)生富ニ氧化碳流(87)和組合的貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)(作為貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38))。如在圖4和圖5中陳述且如下文進(jìn)ー步論述，合成氣流(50)和氣態(tài)烴產(chǎn)物流(84)共同加工以產(chǎn)生富ニ氧化碳流(87)和單個(gè)的貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)和單個(gè)的貧酸性氣體合成氣流(30)(貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38))。酸性氣體去除方法通常包括使氣流與諸如單こ醇胺、ニこ醇胺、甲基ニこ醇胺、ニ異丙胺、ニ甘醇胺、氨基酸的鈉鹽溶液、甲醇、熱的碳酸鉀等的溶劑接觸以產(chǎn)生負(fù)載CO2和/或H2S的吸收劑。ー種方法可包括使用具有兩列的Selexol (U0P LLC, Des Plaines, ILUSA)或 Rectisol (Lurgi AG, Frankfurt am Main, Germany)溶劑；各列含有 H2S 吸收劑和CO2吸收劑。
ー種除去酸性氣體的方法描述在先前提到的US2009/0220406A1中。至少相當(dāng)大部分(例如基本所有)的CO2和/或H2S (和其他剰余的痕量污染物)應(yīng)通過(guò)酸性氣體去除方法除去。在酸性氣體去除的上下文中，“相當(dāng)大部分”去除是指去除足夠高百分?jǐn)?shù)的組分以使得可產(chǎn)生所要的最后產(chǎn)物。實(shí)際去除量因此可因組分而不同。理想地，僅(至多)痕量的H2S存在于貧酸性氣體產(chǎn)物流中，盡管取決于所要最終產(chǎn)物可以容忍較聞量的CO2。通?；谶M(jìn)料到酸性氣體去除単元(200)中的物流中所含的那些組分的量計(jì)算，至少約85%、或至少約90%、或至少約92%的CO2和至少約95 %、或至少約98%、或至少約99. 5%的H2S將被除去。自酸性氣體去除而回收的任何H2S (88)都可通過(guò)包括克勞斯法(Claus process)的本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法轉(zhuǎn)化為元素硫。硫可作為熔融液回收。然而，對(duì)于EOR目的來(lái)講，不必分離CO2和H2S。因此在ー個(gè)實(shí)施方案中，由酸性氣體去除產(chǎn)生的富ニ氧化碳流(87)為酸CCV流，如在先前提到的并同時(shí)提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第
—/_,_號(hào)(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)FN-0058 US NPl,題為 Integrated Enhanced Oil Recovery
Process (整合的提高石油采收率的方法))中所公開(kāi)。圖2和圖3的實(shí)施方案
在該實(shí)施方案中，如先前所指出，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)可在酸性氣體去除單元(200)之前的各級(jí)處組合以產(chǎn)生進(jìn)料到酸性氣體去除單元(200)的組合氣流(60)，或者這兩種物流可在酸性氣體去除単元(200)中的某一點(diǎn)組合并共同處理。所得貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)通常將包含CH4和H2中的ー種或兩種、來(lái)自氣態(tài)烴流(84)的其他氣態(tài)烴和任選的CO(用于下游甲烷化)和通常不超過(guò)污染物量的C02、H2O及其他污染物。還產(chǎn)生含有來(lái)自合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)兩者的相當(dāng)大部分的ニ氧化碳的富ニ氧化碳流(87)。如果合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)中的ー種或兩種含有諸如硫化氫的其他酸性氣體污染物，則可產(chǎn)生額外物流，諸如硫化氫流(88)?；蛘?，如上所述，其他酸性氣體可保留在富ニ氧化碳流(87)中，特別是在其中富ニ氧化碳流(87)用于EOR的情況下，在這種情況下，富ニ氧化碳流(87)將為酸CO2流。圖4和圖5的實(shí)施方案
在該實(shí)施方案中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)(或由中間處理產(chǎn)生的衍生物流)在酸性氣體去除單元中共同加工以除去ニ氧化碳和其他酸性氣體(諸如硫化氫(如果存在的話))且產(chǎn)生富ニ氧化碳流(87)、貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)和貧酸性氣體合成氣流
(30)。在該酸性氣體去除單元中，合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)首先分別在第二酸性氣體吸收劑單元(210)和第一酸性氣體吸收劑單元(230)中分別處理以產(chǎn)生単獨(dú)的貧酸性氣體合成氣流(30)和第二富酸性氣體吸收劑流(35)，及單獨(dú)的貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流
(31)和第一富酸性氣體吸收劑流(36)。所得貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)通常包含CH4和來(lái)自氣態(tài)烴流(84)的其他氣態(tài)烴和通常不超過(guò)污染物量的C02、H20、H2S及其他污染物。所得貧酸性氣體合成氣流(30)通常包含CH4和H2中的ー種或兩種和任選的CO(用于下游甲烷化)和通常不超過(guò)污染物量的CO2、H2O及其他污染物。所得貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)和貧酸性氣體合成氣流(30)可如下進(jìn)ー步描述共同加工或單獨(dú)加工。所得第一富酸性氣體吸收劑流(36)和第二富酸性氣體吸收劑流(35)在吸收劑再生單元(250)中共同加工以最終產(chǎn)生含有從合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)兩者中除去的組合酸性氣體(及其他污染物)的酸性氣流。第一富酸性氣體吸收劑流(36)和第二富酸性氣體吸收劑流(35)可在吸收 劑再生單元(250)之前或在其內(nèi)組合以便共同加工。產(chǎn)生酸性氣體貧乏吸收劑流(70)，其可根據(jù)需要連同補(bǔ)給吸收劑一起再循環(huán)回到第一酸性氣體吸收劑單元(230)和第二酸性氣體吸收劑單元(210)中的ー個(gè)或兩個(gè)中。還產(chǎn)生含有來(lái)自合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)兩者的相當(dāng)大部分的ニ氧化碳的富ニ氧化碳流(87)。如果合成氣流(50)和氣態(tài)烴流(84)中的ー種或兩種含有諸如硫化氫的其他酸性氣體污染物，則可產(chǎn)生額外物流，諸如硫化氫流(88)。或者，如上所述，其他酸性氣體可保留在富ニ氧化碳流(87)中，特別是在其中富ニ氧化碳流(87)用于EOR的情況下，在這種情況下，富ニ氧化碳流(87)將為酸CO2流。富ニ氧化碳流(87)用于EOR的用途
在一個(gè)實(shí)施方案中，富ニ氧化碳流(87)用于E0R。在這ー實(shí)施方案中，回收的富ニ氧化碳再循環(huán)流(87)整體或部分地經(jīng)由壓縮機(jī)(400)壓縮以產(chǎn)生加壓的ニ氧化碳流(89)以便用于該方法的EOR部分。CO2產(chǎn)物流(90)也可任選地自加壓的ニ氧化碳流(89)中分流出來(lái)。將富ニ氧化碳再循環(huán)流(87)壓縮到用于EOR的適當(dāng)壓力和條件的合適壓縮機(jī)在一般含義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。任選進(jìn)一歩加工貧酸性氣體產(chǎn)物流
可將貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38)(圖I)、貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)(圖2和圖3)或貧酸性氣體合成氣流(30)和貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)(圖4和圖5)的全部或一部分(單個(gè)地，或者整體或部分組合地)加工成最終產(chǎn)物和/或用于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的最終用途。下文參考圖3和圖5論述非限制性的選擇。雖然圖3和圖5僅描繪了施加到貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)和貧酸性氣體合成氣流(30)的選擇中的ー些，但是這些選擇(及其他選擇)在適當(dāng)?shù)那闆r下可施加到貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)(或組合物流)。氧氣分離(730)
氫氣可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法自貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)或貧酸性氣體合成氣流(30)的全部或一部分中分離，所述方法諸如為低溫蒸餾、使用分子篩、氣體分離(例如，陶瓷膜或聚合膜)膜和/或變壓吸附(PSA)技木。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于氣體分離利用PSA設(shè)備。自含有甲烷(和任選的ー氧化碳)的氣體混合物分離氫氣的PSA技術(shù)通常為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，如例如在US6379645(及其中提到的其他引文)中所公開(kāi)。PSA設(shè)備通常為市售的，例如基于自AirProducts and Chemicals Inc. (Allentown, PA), UOP LLC (Des Plaines, IL)等購(gòu)得的技術(shù)。在另ー實(shí)施方案中，可使用氫氣膜分離器，隨后有PSA設(shè)備。
這種分離提供高純度的氫氣產(chǎn)物流(72)和貧氫氣流(74)?；厥盏臍錃猱a(chǎn)物流(72)優(yōu)選具有至少約99摩爾％或至少99. 5摩爾％或至少約99. 9摩爾％的純度?；厥盏臍錃饪衫缬米髂茉春?或用作反應(yīng)物。例如，該氫氣可用作基于氫氣的燃料電池的能源或用于動(dòng)カ和/或蒸汽產(chǎn)生例如在動(dòng)カ區(qū)塊(760)中的能源。該氫氣也可用作各種加氫方法中的反應(yīng)物，諸如在化學(xué)和石油精制エ業(yè)中所見(jiàn)的加氫方法。貧氫氣氣流(74)基本包含諸如甲烷的輕質(zhì)烴以及任選的少量一氧化碳(主要取決于酸轉(zhuǎn)變反應(yīng)和分流(bypass)的程度)、ニ氧化碳(主要取決于酸性氣體去除方法的有效性)和氫氣(主要取決于氫氣分離技術(shù)的程度和有效性)，且可如下文所述進(jìn)一歩加工/利用。甲烷化(740)
如果貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(80)或貧酸性氣體合成氣流(30)(或貧氫脫硫氣流
(74))含有一氧化碳和氫氣，則所述物流的全部或一部分可進(jìn)料到(微調(diào))甲烷化單元(740)以由ー氧化碳和氫氣產(chǎn)生額外的甲烷(參見(jiàn)上式(III))，產(chǎn)生富甲烷氣流(75)。甲烷化反應(yīng)可在任何合適的反應(yīng)器中進(jìn)行，例如單級(jí)甲烷化反應(yīng)器、一系列單級(jí)甲烷化反應(yīng)器或多級(jí)反應(yīng)器。甲烷化反應(yīng)器包括而不限于固定床、移動(dòng)床或流化床反應(yīng)器。參見(jiàn)，例如US3958957、US4252771、US3996014和US4235044。甲烷化反應(yīng)器和催化劑通常為市售的。在甲烷化中使用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，且將例如取決于進(jìn)氣流的溫度、壓力、流速和組成。因?yàn)榧淄榛磻?yīng)為放熱的，所以富甲烷氣流(75)可例如進(jìn)ー步提供到換熱器單元(750)中。雖然換熱器單元(750)描繪為單獨(dú)的単元，但是其可原樣存在和/或整合到甲烷化單元(740)中，因此能夠冷卻甲烷化單元(740)且從富甲烷流(75)中除去至少一部分熱能以降低溫度且產(chǎn)生冷卻的富甲烷流(76)。回收的熱能可例如用以由水和/或蒸汽源
產(chǎn)生エ藝蒸汽流。富甲烷流(75)的全部或部分可作為甲烷產(chǎn)物流(77)回收，或其可在必要時(shí)進(jìn)ー步加工以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的氣體分離方法分離并回收CH4，所述氣體分離方法包括但不限于低溫蒸餾和使用分子篩或氣體分離膜(例如陶瓷膜)。管線品質(zhì)天然氣
在某些實(shí)施方案中，貧酸性氣體烴流(80)、或貧酸性氣體合成氣流(30)、或貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)、或貧酸性氣體合成氣流(30)和貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)的組合、或氫氣貧化氣流(74)和/或富甲燒氣流(75)為“管道品質(zhì)(pipeline-qualitynatual)的天然氣”?！肮艿榔焚|(zhì)天然氣”通常指如下天然氣(I)在純甲烷熱值的±5%內(nèi)(純甲烷的熱值在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下為1010 btu/ft3), (2)基本不含水(通常露點(diǎn)為約-40°C或更低)且(3)基本不含毒性或腐蝕性污染物。氣態(tài)烴產(chǎn)物流的用途
上述物流的全部或一部分可例如用于例如在發(fā)電區(qū)塊(760)中的燃燒和/或蒸汽產(chǎn)生以生成可在エ廠內(nèi)使用或可銷售到電網(wǎng)的電カ(79)。這些物流中的全部或一部分也可用作再循環(huán)烴流(78)，例如用作在氣態(tài)部分氧化/甲烷重整方法中的碳質(zhì)原料(10)、或用于產(chǎn)生在加氫甲烷化方法(例如在氣態(tài)部分氧化/甲烷重整方法)中使用的合成氣進(jìn)料流(12)。這兩種用途可例如最終引起氫氣產(chǎn)物流(72)和富ニ氧化碳流(87)的優(yōu)化生產(chǎn)。發(fā)電區(qū)塊(760、760a)
如上詳細(xì)論述的本發(fā)明方法可與發(fā)電區(qū)塊(760、760a)整合以便生成作為整合方法的產(chǎn)物的電カ(79、79a)。發(fā)電區(qū)塊(760、760a)可具有類似于通常用于整合的氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)應(yīng)用的構(gòu)造。特別地講，發(fā)電區(qū)塊(760、760a)可包括用于由空氣流(18)產(chǎn)生富氧氣流(14)和富氮?dú)饬?17)的空氣分離單元(800a)。適合結(jié)合本發(fā)明使用的發(fā)電區(qū)塊的ー個(gè)實(shí)例描繪在圖6中。在圖6和下文中提到了發(fā)電區(qū)塊(760)，但該論述也適用于發(fā)電區(qū)塊(760a)。將可燃?xì)饬?81)進(jìn)料到發(fā)電區(qū)塊(760)中?？扇?xì)饬?81)通常為富甲烷氣流和 /或富氫氣流，諸如天然或合成天然氣流。在各種實(shí)施方案中，可燃?xì)饬?81)可包含以下氣流中ー種或多種的全部或一部分(i)貧酸性氣體產(chǎn)物氣流(38) ;(ii)貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(31)、(iii)貧酸性氣體烴產(chǎn)物流(80);和/或(iv) (i)、(ii)和/或(iii)的下游衍生物，諸如氫氣產(chǎn)物流(72)、貧氫氣流(74)和/或富甲烷氣流(76)。如在圖I中描繪，可存在發(fā)電區(qū)塊(760)和(760a)中的ー個(gè)或兩個(gè)。當(dāng)存在發(fā)電區(qū)塊(760a)時(shí)，可燃?xì)饬?81)為氣態(tài)烴流(84)。發(fā)電區(qū)塊(760a)(如果存在的話)可具有與發(fā)電區(qū)塊(760)相同或不同的構(gòu)造。取決于可燃?xì)饬?81)的壓力，其最初可進(jìn)料到膨脹機(jī)(987)中，該膨脹機(jī)(987)可為第一渦輪發(fā)電機(jī)。第一電カ流(79b)可由于該解壓縮而產(chǎn)生。解壓縮的可燃?xì)饬麟S后可連同壓縮空氣流(未繪出)或壓縮的富氧氣流(14b)進(jìn)料到燃燒器(980)中，在其中其燃燒以生成處于高溫和高壓下的燃燒氣體(83)。在ー個(gè)實(shí)施方案中，壓縮的富氧氣流(14b)包含富氧氣流(14)的至少一部分。相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常熟知合適的燃燒器。所得燃燒氣體(83)進(jìn)料到第二渦輪發(fā)電機(jī)(982)中，其中產(chǎn)生第二電カ流(79c)。第二渦輪發(fā)電機(jī)(982)可(以機(jī)械方式和/或電方式)連接到壓縮機(jī)以便壓縮例如空氣流(18)而產(chǎn)生壓縮的空氣流以供燃燒器(980)使用。在一個(gè)實(shí)施方案中，如在圖6中所描繪，壓縮機(jī)為空氣分離單元(800a)，將空氣流(18)進(jìn)料到其中，且產(chǎn)生富氧氣流
(14)和富氮?dú)饬?17)。在另ー實(shí)施方案中，空氣分離単元(800)利用在發(fā)電區(qū)塊(760)中產(chǎn)生的電カ(79)操作。在穿過(guò)第二渦輪發(fā)電機(jī)(982)之后，燃燒氣體(83)仍包含顯著的熱能，且可通到余熱回收蒸汽發(fā)生器(984)中，之后作為煙囪氣流(96)離開(kāi)發(fā)電區(qū)塊(760)。如果燃燒器(980)用基本純凈的氧氣作為壓縮的富氧氣流(14b)進(jìn)料且可燃?xì)饬?br> (81)為富甲烷流，則煙囪氣流(96)將基本包含CO2且可任選經(jīng)由酸性氣體去除単元(200)加工以捕集ニ氧化碳，或直接提供到壓縮機(jī)(諸如壓縮機(jī)(400))以供EOR使用?？蓪⒃谟酂峄厥照羝l(fā)生器(985)中產(chǎn)生的蒸汽流(91)通到第三渦輪發(fā)電機(jī)(985)中，在其中產(chǎn)生第三電カ流(79d)。隨后將來(lái)自第三渦輪發(fā)電機(jī)(985)的蒸汽/水流
(98)通回余熱回收蒸汽發(fā)生器(984)以便再加熱和再使用。如果燃燒器(980)用基本純凈的氧氣作為壓縮的富氧氣流(14b)進(jìn)料且可燃?xì)饬?81)為富氫氣流，則煙囪氣流(96)將基本包含蒸汽，該蒸汽可在該方法中回收并利用，例如直接進(jìn)料到第三渦輪發(fā)電機(jī)(985)中以便產(chǎn)生電力。宇氣分離單元(800)
相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常熟知適合作為空氣分離單元(800)和(800a)使用的空氣分離單元。熟知的空氣分離技術(shù)例如包括低溫蒸餾、周圍溫度吸附和膜分離。由空氣流(18)獲得所要富氧氣流(14)和富氮?dú)饬?17)的各種技術(shù)的操作條件和設(shè)備及構(gòu)造在一般意義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知且在其廣義上對(duì)于本發(fā)明不是關(guān)鍵的。富氮?dú)饬?17)經(jīng)由壓縮機(jī)(410)整體或部分地壓縮以產(chǎn)生加壓的氮?dú)饬?19)用于該方法的EOR部分。將富氮?dú)饬?17)壓縮到用于EOR的適當(dāng)壓力和條件的合適壓縮機(jī)在一般含義上為相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知。
_7] 其他具體實(shí)施方案的實(shí)施例
在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣流通過(guò)催化蒸汽甲烷重整方法利用含甲烷的物流作為碳質(zhì)原料生成。在另一實(shí)施方案中，合成氣流通過(guò)非催化(熱)氣態(tài)部分氧化方法利用含甲烷的物流作為碳質(zhì)原料生成。在另一實(shí)施方案中，合成氣流通過(guò)催化自熱重整方法利用含甲烷的物流作為碳質(zhì)原料生成。
在這些方法中使用的含甲烷物流可為天然氣流、合成天然氣流或其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述含甲烷物流包含貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流(或在后續(xù)加工之后該物流的衍生物)的全部或一部分。取決于在酸性氣體去除之前的氣體加工，自這些方法得到的合成氣流將至少包含氫氣及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種。在另一實(shí)施方案中，該合成氣流通過(guò)非催化熱氣化方法利用諸如煤炭、石油焦炭、生物質(zhì)及其混合物的非氣態(tài)碳質(zhì)材料作為碳質(zhì)原料生成。取決于在酸性氣體去除之前的氣體加工，自該方法得到的合成氣流將至少包含氫氣及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種。在另一實(shí)施方案中，該合成氣流通過(guò)催化加氫甲烷化方法利用諸如煤炭、石油焦炭、生物質(zhì)及其混合物的非氣態(tài)碳質(zhì)材料作為碳質(zhì)原料生成。取決于在酸性氣體去除之前的氣體加工，自該方法得到的合成氣流將至少包含甲燒、氫氣和二氧化碳及任選的一氧化碳。
權(quán)利要求
1.整合方法以(i)生成貧酸性氣體產(chǎn)物氣流、(ii)生成富氧氣流、(iii)自地下烴儲(chǔ)層經(jīng)由烴生產(chǎn)井生成含烴流體和(iv)促進(jìn)所述含烴流體自所述地下烴儲(chǔ)層的生產(chǎn)，所述方法包括以下步驟 (1)將加壓的氮?dú)饬髯⑷胨龅叵聼N儲(chǔ)層中以促進(jìn)所述含烴流體自所述地下烴儲(chǔ)層經(jīng)由所述烴生產(chǎn)井的生產(chǎn)； (2)回收自所述烴生產(chǎn)井生成的所述含烴流體； (3)將所述含烴流體分離成(a)液態(tài)烴產(chǎn)物流和(b)氣態(tài)烴產(chǎn)物流； (4)由碳質(zhì)原料生成合成氣流，所述合成氣流包含(a)二氧化碳和(b)氫氣和甲烷中的至少一種； (5)在酸性氣體去除單元中處理所述合成氣流以生成貧酸性氣體合成氣流和富二氧化碳流； (6)任選在所述酸性氣體去除單元中處理所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流以生成貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流； (7)任選使所述貧酸性氣體合成氣流、所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流和所述貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流中一種或多種的至少一部分燃燒； (8)將空氣流分離成所述富氧氣流和富氮?dú)饬?；? (9)對(duì)所述富氮?dú)饬骷訅阂援a(chǎn)生所述加壓的氮?dú)饬鳎? 其中將所述富氧氣流的至少一部分用于步驟(4)和(7)中的一個(gè)或兩個(gè)中。
2.權(quán)利要求I的方法，其特征在于所述貧酸性氣體合成氣流、所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流和所述貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流中一種或多種的至少一部分燃燒，且所述富氧氣流的至少一部分用于所述燃燒。
3.權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于所述富氧氣流的至少一部分用以生成所述合成氣流。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述合成氣流通過(guò)催化蒸汽甲烷重整方法利用含甲烷的物流作為所述碳質(zhì)原料生成，或所述合成氣流通過(guò)非催化氣態(tài)部分氧化方法利用含甲烷的物流作為所述碳質(zhì)原料生成，或所述合成氣流通過(guò)催化自熱重整方法利用含甲烷的物流作為所述碳質(zhì)原料生成。
5.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述合成氣流通過(guò)非催化熱氣化方法利用非氣態(tài)碳質(zhì)材料作為所述碳質(zhì)原料生成。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述合成氣流包含氫氣及一氧化碳和二氧化碳中的一種或兩種。
7.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述合成氣流通過(guò)催化加氫甲烷化方法利用非氣態(tài)碳質(zhì)材料作為所述碳質(zhì)原料生成。
8.權(quán)利要求1-3或7中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述合成氣流包含甲烷、氫氣和二氧化碳和任選的一氧化碳。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其特征在于對(duì)由酸性氣體去除產(chǎn)生的所述富二氧化碳流加壓以產(chǎn)生加壓的二氧化碳流，將其至少一部分注入所述地下烴儲(chǔ)層中。
10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述氣態(tài)烴產(chǎn)物流在酸性氣體去除單元中處理，且所述貧酸性氣體產(chǎn)物氣流包含貧酸性氣體氣態(tài)烴產(chǎn)物流和貧酸性氣體合成氣流。
11.用于生成含烴流體、貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富氧氣流的裝置，所述裝置包括 (A)適合由碳質(zhì)原料生成合成氣的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，所述合成氣包含(i)二氧化碳和(ii)氫氣和甲烷中的至少一種； (B)與包含含烴流體的地下烴儲(chǔ)層流體連通的注入井，所述注入井適合將加壓的氮?dú)饬髯⑷胨龅叵聼N儲(chǔ)層中以便提高石油采收率； (C)與所述地下烴儲(chǔ)層流體連通的烴生產(chǎn)井，所述烴生產(chǎn)井適合自所述地下烴儲(chǔ)層中除去含烴流體； (D)與所述烴生產(chǎn)井流體連通的分離設(shè)備，所述分離裝置適合(i)自所述烴生產(chǎn)井接收所述烴流體，和(ii)將所述烴流體分離成液態(tài)烴產(chǎn)物流和氣態(tài)烴產(chǎn)物流； (E)與所述合成氣產(chǎn)生系統(tǒng)流體連通的酸性氣體去除單元，所述酸性氣體去除單元適合(i)自所述合成氣產(chǎn)生系統(tǒng)接收所述合成氣，和(ii)處理所述合成氣以除去酸性氣體且生成貧酸性氣體產(chǎn)物氣流和富二氧化碳流； (F)空氣分離單元，其適合(i)接收空氣流和(ii)將所述空氣流分離成富氧氣流和富氮再循環(huán)流；和 (G)與所述空氣分離單元和所述注入井流體連通的壓縮機(jī)單元，所述壓縮機(jī)單元適合(i)接收所述富氮再循環(huán)流，和(ii)將所述富氮再循環(huán)流壓縮以產(chǎn)生加壓的氮?dú)饬鳎?iii)將所述加壓的氮?dú)饬魈峁┑剿鲎⑷刖小?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及提高石油采收率的方法，其與諸如氣化或重整的合成氣產(chǎn)生方法和用于產(chǎn)生(i)供例如在合成氣方法或燃燒方法中使用的氧氣流和(ii)供EOR使用的氮?dú)饬鞯目諝夥蛛x方法整合。
文檔編號(hào)F25J3/00GK102652205SQ201080057086
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者A.珀?duì)柭?申請(qǐng)人:格雷特波因特能源公司