一種天然氣、油田伴生氣中回收輕烴的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體分離領域，具體涉及一種天然氣、油田氣中分離輕烴的方法。
【背景技術】
[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 收油相對分子質量越小，輕烴收率越高，同時吸收油蒸發(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，材質要求高、設備投資高、能耗相對要高、開停車都不方便；變壓吸附法，利用特 定的吸附劑對CH 4與其他烷烴吸附量的差異，達到輕烴與CH4分離的目的。
[0003] 變壓吸附法流程簡單、全自動化運行、可適應不同氣源壓力、操作費用低、開停車 方便，故變壓吸附法應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烴，在脫除天然氣中輕烴的應用較少，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于脫除和回收天然氣中乙烷的方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用變壓吸附工藝，用吸附劑對天然氣、油田氣中的 乙烷和乙烷以上的烷烴進行吸附；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， 對吸附的烷烴經解吸后加以回收。
[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)勢互補的裝填，充分利用了專用13X吸附劑對C2+(乙烷）吸 附量大、C 2YCH4吸附比高，硅膠對C 3+(丙烷）、C4+( 丁烷）吸附量大、C3+/CH4、C4+/CH4吸附比 高的優(yōu)點，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0)2和H2O有很好的吸附能力，而且在抽真空解吸時，0) 2和H2O也能脫出， 專用13X也易吸COdPH2O,但解吸較難；當原料氣中有少量COdPH 2O,裝在塔下段硅膠將 它們吸附，起到了保護專用13X吸附劑的作用。
[0007] 作為優(yōu)選，所述吸附塔個數多2個，每個吸附塔中在一次循環(huán)中依次經過吸附、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，將塔內壓力順著吸附進氣方向進行逐級降壓，塔 內順向放出的氣體，用于其他待升壓塔的升壓，當C 2+等易吸附組份的吸附前沿達到吸附塔 出口時，順向降壓終止。
[0010] ⑶逆向降壓：吸附塔內的壓力，逆著吸附進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，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，先低后高逐級升壓至平衡。
[0013] (6)吸附尾氣升壓：最后將均壓升達到平衡的塔，用吸附尾氣升壓到吸附壓力，一 個吸附周期完成，進入下一輪吸附。
[0014] 本發(fā)明可利用天然氣或油田氣原有的壓力，對較寬的壓力范圍都能適應，因此本 發(fā)明對吸附壓力不加限制。
[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 在干燥機中，用熱空氣加熱到80°C~120°C，停留Ih~2h，將成型后半成品進行脫水、干燥。 干燥后的半成品在煅燒塔內用熱空氣加熱到450°C~600°C，物料在塔內恒溫區(qū)停留3h~ 4h，從塔底流出的高溫產品經冷卻到40°C~50°C，再密封包裝；在冷卻及包裝中要用干燥 空氣保護，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，冷卻溫度達到50°C后停止。
[0027] 變壓吸附分離技術的核心是吸附劑，對于從天然氣中分離出乙烷及乙烷以上輕 烴，希望吸附劑對欲分離的組份吸附得越多越好，而對〇1 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，并換算成標準狀態(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]
【主權項】
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，用吸附劑對天然 氣、油田氣中的乙烷和乙烷以上的烷烴進行吸附；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，對吸附的烷烴經解吸后加以回收。
2. 根據權利要求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. 根據權利要求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 吸附塔個數多2個。
4. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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，烘干時間為lh~2h。
8. 根據權利要求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，煅燒時間為3h。
9. 根據權利要求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，對吸附的輕烴采用解吸進行回收利用，采用硅膠和專用13X吸附劑復合裝填，利用硅膠和專用13X吸附劑的優(yōu)勢互補，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，回收烴類的總濃度可達80％～90％，CH4收率≥95％；對C2+的吸附量達到52.77ml/g以上，C2+/CH4的吸附比＞5.7。
【IPC分類】B01D53-047
【公開號】CN104624017
【申請?zhí)枴緾N201510035607
【發(fā)明人】蘭治淮, 鄭勇, 李琳, 敬洪岑
【申請人】四川省達科特能源科技股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月23日