一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體分離領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣、油田氣中分離輕烴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，天然氣中乙烷和乙烷以上輕烴分離及回收工藝方法主要有油吸收法、低溫 分離法和變壓吸附法；油吸收法，利用不同烴類在吸收油中溶解度不同，從而將天然氣中的 輕烴組分吸收分離，吸收油一般為石腦油、煤油、柴油或穩(wěn)定凝析油等，其存在的問題是吸 收油相對(duì)分子質(zhì)量越小，輕烴收率越高，同時(shí)吸收油蒸發(fā)損失越大；低溫分離法是將原料氣 冷卻至-135°C以下，經(jīng)冷凝、精餾分離，將乙烷等輕烴分離出來，該法輕烴回收率高，但因是 低溫操作，材質(zhì)要求高、設(shè)備投資高、能耗相對(duì)要高、開停車都不方便；變壓吸附法，利用特 定的吸附劑對(duì)CH 4與其他烷烴吸附量的差異，達(dá)到輕烴與CH4分離的目的。
[0003] 變壓吸附法流程簡(jiǎn)單、全自動(dòng)化運(yùn)行、可適應(yīng)不同氣源壓力、操作費(fèi)用低、開停車 方便，故變壓吸附法應(yīng)是天然氣或油田氣中輕烴回收諸方法中較好的一種方法；目前該方 法主要用于脫除天然氣中的重?zé)N，在脫除天然氣中輕烴的應(yīng)用較少，都是以脫出天然氣中 的乙烷及乙烷以上的輕烴精制天然氣為目的，天然氣或油田氣中乙烷及其他輕烴的含量， 乙烷是最多的，目前還沒有主要針對(duì)于脫除和回收天然氣中乙烷的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用變壓吸附工藝，用吸附劑對(duì)天然氣、油田氣中的 乙烷和乙烷以上的烷烴進(jìn)行吸附；其特征在于：變壓吸附所用吸附劑為硅膠和專用13X吸 附劑，吸附劑采用復(fù)合裝填方式，硅膠裝在吸附塔下段，專用13X吸附劑裝在吸附塔上段， 對(duì)吸附的烷烴經(jīng)解吸后加以回收。
[0005] 作為優(yōu)選，吸附劑比例為硅膠：專用13X吸附劑=I :0.5~2.5 (重量比），硅膠與 專用13X的配裝方式，是一種優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的裝填，充分利用了專用13X吸附劑對(duì)C2+(乙烷）吸 附量大、C 2YCH4吸附比高，硅膠對(duì)C 3+(丙烷）、C4+( 丁烷）吸附量大、C3+/CH4、C4+/CH4吸附比 高的優(yōu)點(diǎn)，使得吸附劑總使用量最低、分離效果最好，使得從天然氣或油田氣中分離C 2+及 C2+以上輕烴的PSA工藝變得最優(yōu)。
[0006] 硅膠對(duì)0)2和H2O有很好的吸附能力，而且在抽真空解吸時(shí)，0) 2和H2O也能脫出， 專用13X也易吸COdPH2O,但解吸較難；當(dāng)原料氣中有少量COdPH 2O,裝在塔下段硅膠將 它們吸附，起到了保護(hù)專用13X吸附劑的作用。
[0007] 作為優(yōu)選，所述吸附塔個(gè)數(shù)多2個(gè)，每個(gè)吸附塔中在一次循環(huán)中依次經(jīng)過吸附、均 壓降、逆向壓降、抽真空解吸、均壓升、吸附尾氣升壓等工藝過程；具體過程如下：
[0008] (1)吸附：天然氣或油田氣在過程最高壓力下通過吸附床，其中易吸附組份C2+及 C2+以上輕烴大部分被選擇性吸附，不易吸附的CH4W氣相中獲得。
[0009] (2)均壓降：吸附塔完成吸附后，將塔內(nèi)壓力順著吸附進(jìn)氣方向進(jìn)行逐級(jí)降壓，塔 內(nèi)順向放出的氣體，用于其他待升壓塔的升壓，當(dāng)C 2+等易吸附組份的吸附前沿達(dá)到吸附塔 出口時(shí)，順向降壓終止。
[0010] ⑶逆向降壓：吸附塔內(nèi)的壓力，逆著吸附進(jìn)氣方向降至接近大氣壓，部分易吸附 組份隨壓力下降而排出，若順向降壓至大氣壓時(shí)，不執(zhí)行此步驟。
[0011] (4)抽真空解吸：利用真空泵將降壓至接近大氣壓的塔，逆向進(jìn)行抽真空 至-0. 07MPa~-0. 095MPa(G)，使被吸附的C2+等組份被抽出吸附塔，吸附劑獲得再生。
[0012] (5)均壓升：再生好的塔在進(jìn)行下一輪吸附前，分別利用其他吸附塔順向降壓放 出的氣體，先低后高逐級(jí)升壓至平衡。
[0013] (6)吸附尾氣升壓：最后將均壓升達(dá)到平衡的塔，用吸附尾氣升壓到吸附壓力，一 個(gè)吸附周期完成，進(jìn)入下一輪吸附。
[0014] 本發(fā)明可利用天然氣或油田氣原有的壓力，對(duì)較寬的壓力范圍都能適應(yīng)，因此本 發(fā)明對(duì)吸附壓力不加限制。
[0015] 作為優(yōu)選，專用13X吸附劑的組分及質(zhì)量比為：13X原粉：高嶺土 ：凹凸棒土：羧 甲基纖維素=100: (18 ~15) : (2 ~5) : (0· 3 ~0· 5)。
[0016] 作為優(yōu)選，專用13X吸附劑的制備工藝為：
[0017] A、原料混合；
[0018] B、成型；
[0019] C、烘干；
[0020] D、熱空氣煅燒；
[0021] E、冷卻；
[0022] F、密封包裝；
[0023] 專用13X吸附劑制備過程為：原料混合、制球成型為φ?.6~2.8mm灰白色球珠、再 在干燥機(jī)中，用熱空氣加熱到80°C~120°C，停留Ih~2h，將成型后半成品進(jìn)行脫水、干燥。 干燥后的半成品在煅燒塔內(nèi)用熱空氣加熱到450°C~600°C，物料在塔內(nèi)恒溫區(qū)停留3h~ 4h，從塔底流出的高溫產(chǎn)品經(jīng)冷卻到40°C~50°C，再密封包裝；在冷卻及包裝中要用干燥 空氣保護(hù)，隔離潮空氣，以免專用13X吸附劑吸附水分而降低活性。
[0024] 作為優(yōu)選，專用13X吸附劑制備工藝步驟C中烘干的溫度為90°C，烘干時(shí)間為lh。
[0025] 作為優(yōu)選，專用13X吸附劑制備工藝步驟D中煅燒的溫度為550°C，煅燒時(shí)間為 3h〇
[0026] 作為優(yōu)選，專用13X吸附劑制備工藝步驟E中冷卻過程，是在干燥的冷空氣條件下 冷卻，冷卻溫度達(dá)到50°C后停止。
[0027] 變壓吸附分離技術(shù)的核心是吸附劑，對(duì)于從天然氣中分離出乙烷及乙烷以上輕 烴，希望吸附劑對(duì)欲分離的組份吸附得越多越好，而對(duì)〇1 4吸附得越少越好，這樣可盡量減 少吸附劑用量，提高CH4與其他組份的分離度，使得投資費(fèi)用降低，01 4收率提高，分離出的 乙烷及乙烷以上輕烴的濃度提高。
[0028] 本發(fā)明選用的吸附劑在0. lMPa、25°C、吸附4min、抽真空解吸4min條件下，對(duì)CH4、 C2H6、C3H8、Ii-C4H ltl (正丁烷）、i-C4H1(l (異丁烷）的靜態(tài)吸附量，并換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0.0 MPa、 〇°C)下的吸附量列于下表1。
[0029] 表1.硅膠和專用13X吸附劑的靜態(tài)吸附量
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，采用變壓吸附工藝，用吸附劑對(duì)天然 氣、油田氣中的乙烷和乙烷以上的烷烴進(jìn)行吸附；其特征在于：所述變壓吸附所用吸附劑 為硅膠和專用13X吸附劑；所述吸附劑采用復(fù)合裝填方式，硅膠裝在吸附塔下段，專用13X 吸附劑裝在吸附塔上段，對(duì)吸附的烷烴經(jīng)解吸后加以回收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 吸附劑比例為硅膠：專用13X吸附劑=1 :0. 5~2. 5(重量比）。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 吸附塔個(gè)數(shù)多2個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 吸附塔中在一次循環(huán)中依次經(jīng)過吸附、均壓降、逆向壓降、抽真空解吸、均壓升、吸附尾氣升 壓工藝過程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所 述專用13X吸附劑的組分及質(zhì)量比為：13X原粉：高嶺土 ：凹凸棒土：羧甲基纖維素= 100: (18 ~15) : (2 ~5) : (0? 3 ~0? 5) 〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 專用13X吸附劑的制備工藝為： A、 原料混合； B、 成型； C、 烘干； D、 熱空氣煅燒； E、 冷卻； F、 密封包裝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 專用13X吸附劑制備工藝步驟C中烘干的溫度為80°C~120°C，烘干時(shí)間為lh~2h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 專用13X吸附劑制備工藝步驟D中煅燒的溫度為450°C~600°C，煅燒時(shí)間為3h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，其特征在于：所述 專用13X吸附劑制備工藝步驟E中的冷卻，是在干燥的冷空氣條件下冷卻，冷卻溫度達(dá)到 40°C~50°C后停止。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法，采用變壓吸附工藝，對(duì)吸附的輕烴采用解吸進(jìn)行回收利用，采用硅膠和專用13X吸附劑復(fù)合裝填，利用硅膠和專用13X吸附劑的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高甲烷的收率和輕烴尤其是乙烷的回收率；本發(fā)明在天然氣或油田氣中的乙烷及乙烷以上的輕烴含量＞10％時(shí)，回收烴類的總濃度可達(dá)80％～90％，CH4收率≥95％；對(duì)C2+的吸附量達(dá)到52.77ml/g以上，C2+/CH4的吸附比＞5.7。
【IPC分類】B01D53-047
【公開號(hào)】CN104624017
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510035607
【發(fā)明人】蘭治淮, 鄭勇, 李琳, 敬洪岑
【申請(qǐng)人】四川省達(dá)科特能源科技股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日