CN105307752B - 烃气体的脱碳方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用溶剂对烃气体进行洗涤从而使例如天然气的烃气体脱碳的工艺。使所述气体与吸收剂溶液接触以得到CO2贫化的气体和加载有CO2的吸收剂溶液。在预定的压力和温度下加热加载有CO2的吸收剂溶液并使其膨胀以释放含烃的气体馏分并得到烃贫化的吸收剂溶液，经过选择的所述温度和所述压力使所述气体馏分至少含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的50％，且最多含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的35％。最后，对烃化合物贫化的吸收剂溶液进行热再生以释放富含CO2的气体流出物并得到再生吸收剂溶液。

Description

烃气体的脱碳方法
发明领域
本发明涉及一种使例如天然气的烃气体脱碳的方法，该方法使用溶剂对烃气体进行洗涤。具体而言，本发明提供一种在再生之后从被溶剂吸收的酸性气体的主要部分中分离出被溶剂共吸收的烃的主要部分的方法。从而，该方法允许再生器顶部的烃含量受到控制。
背景技术
本领域技术人员熟知使用可热再生的液体溶剂来萃取气体，尤其是天然气中所含的酸性化合物。最常用的溶剂的例子为水性胺溶液和一些物理溶剂如环丁砜、甲醇、N-甲酰基吗啉、乙酰基吗啉、碳酸异丙烯酯。
这些方法通常包括通过使待处理的气体在运行于该气体的压力之下的吸收器中与再生溶剂接触来萃取该待处理的气体中所含CO2的阶段，然后进行热再生阶段，所述热再生阶段的压力通常略高于大气压，通常在1～5巴之间，优选在1.5～3巴之间。该热再生通常在柱中进行，所述柱的底部装有再沸器，顶部具有冷凝器，该冷凝器对再生中释放的酸性化合物进行冷却并使冷凝物作为回流循环至再生器的顶部。
当待处理的气体的压力明显高于大气压时，例如在待处理的天然气的压力在70巴的量级的情况下，在吸收器底部得到的富含酸性气体的溶剂可含有大量溶解烃。然后，常规的做法是实施一个释放这些被富含酸性气体的溶剂的简单膨胀所蒸发的溶解烃。在待处理的原料气体的压力与热再生阶段的压力之间的中间压力下实施该膨胀，一般在5～15巴的量级之间。从而，能被用作燃烧气体的含有更轻质溶解烃的气体被从富含CO2的溶剂中分离出来，所述更轻质溶解烃占所述气体的大部分体积。有时利用来自加热阶段的再生溶剂物流洗涤该气体以对膨胀时所释放的酸性化合物进行再吸收。对膨胀所释放的气体进行的洗涤通常在直接置于分离器罐上的柱中进行，该柱位于气体和膨胀液体之间。从而，含酸性化合物的溶剂与经过膨胀的溶剂直接混合并被输送至热再生阶段。
为了降低这些方法的耗热量，通常实施使膨胀后的富溶剂与再生柱底部所得的热的再生溶剂进行热交换的步骤。
对这些溶剂的再生生成了富含酸性化合物的气体流出物。当原料气体含有大量重质烃(例如数百ppmv)时，发现这些气体以较高比例存在于再生器顶部的酸性气体中。确实，虽然对再生器底部所得到的富含酸性气体的溶剂进行的膨胀阶段允许释放大部分溶解于吸收器底部的溶剂中的轻质烃(甲烷、已烷等)，但是其不允许萃取大部分更重的化合物。由此，通常在再生器顶部得到可含数百ppmv的烃的酸性气体。酸性气体中的这些化合物中的大部分包括VOC(挥发性有机化合物)含量的增加，并可导致无法满足VOC规格。在排气孔道中，VOC由以下烃化合物组成：直链烷烃(有时不包括甲烷)、环烷烃、芳族化合物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)。然后需要提供例如燃烧等包含昂贵的装置且高能耗(燃烧气体消耗量)的酸性气体后处理阶段。
酸性气体有时被再次注入油井中以促进萃取阶段(EOR)的进行，尤其是在脱碳的情况下。因此对饱和水蒸气的酸性气体进行压缩是必要的。该需要多个阶段的压缩生成冷凝水。随后在这些水性冷凝物中发现了存在于酸性气体中的烃，这大大增加了需要用来去除污染烃(尤其是芳族化合物)的处理相关冷凝物的成本。
为了克服这些缺陷，可以将存在于酸性气体中的烃吸附于合适的材料(例如活性炭)之上。该方法需要附加的处理装置，该处理装置可能需要昂贵的投资(可再生的吸收剂的场合)或运行成本(不可再生的吸收剂的场合)。
本发明提供一种简单而廉价的方法，该方法只需要少量的附加装置，该附加装置在再生后从被溶剂吸收的酸性气体的主要部分中分离出被溶剂共吸收的烃的主要部分。本方法是通过使用LP(低压)闪蒸系统来实现的，该闪蒸系统允许再生器顶部的烃含量受到控制。
从而，本方法允许再生器顶部的烃含量受到控制，这带来了以下益处：
通过对LP闪蒸系统的压力和温度进行最优化，可以得到无需经过后处理阶段就可以排入大气的酸性气体，该酸性气体通常需要满足VOC含量方面(尤其当芳香化合物存在时)的环境标准，然后才可以在没有专门用于破坏存在于酸性气体中的烃的燃烧器的情况下运行。当然，虽然对LP闪蒸罐的通风孔道进行净化的燃烧器是必要的，但其更小，因为待燃烧的气流小得多(酸性气体流速的5～15％)，待燃烧的气流降低，用于燃烧的燃料气体的消耗量也明显降低，通过本发明，待再生的胺流稍有降低，根据再生器的尺寸和再沸器的进料，还实现了增益，对于脱碳应用，通过本发明得到的酸性气体含有水和CO2、以及少得多的烃。如果为了提高原油采收率而将酸性气体再次注入，通常对于净化从多个压缩阶段萃取得到的冷凝物(这里指水)的必要的处理则大大减少，甚至取消。由于水的纯度，水可以在一些情况下被直接循环至胺装置，降低了补充水的消耗量，以达到环境标准，由于本发明的方案的低燃烧气体消耗量，本方法的能耗得到了显著降低。
发明内容
总的来说，本发明涉及一种使例如天然气的烃气体脱碳的方法，该方法使用溶剂对烃气体进行洗涤，包括实施以下阶段：
a)使所述气体与吸收剂溶液接触以得到CO2贫化的气体和加载有CO2的吸收剂溶液；
b)在预定的压力和温度下加热加载有CO2的吸收剂溶液并使其膨胀以释放含烃的气体馏分并得到烃贫化的吸收剂溶液，经过选择的所述温度和所述压力使所述气体馏分至少含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的50％，且最多含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的35％；
c)对烃贫化的吸收剂溶液进行热再生以释放富含CO2的气体流出物并得到再生吸收剂溶液。
根据本发明，可以对压力和温度进行选择以使气体馏分至少含有加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的70％，且含有小于加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的30％。
温度的范围可以在阶段a)后所得的加载有CO2的吸收剂溶液的温度与阶段c)后所得的再生吸收剂溶液的温度之间，且压力高于大气压。
温度的范围可以在例如50℃～140℃之间，且压力的范围可以在1.5～6巴之间。
根据本发明，阶段c)中所得的再生吸收剂溶液的至少一部分被作为吸收剂溶液循环至阶段a)。
根据一种实施方式，在阶段b)之前，加载有CO2的吸收剂溶液在压力P2和一个温度下膨胀，所述压力P2的范围在阶段b)中所用的压力与阶段a)中所用的压力之间，所述温度与阶段a)后所得到的所述加载有CO2的吸收剂溶液的温度基本相同。压力P2的范围可在5～15巴之间。
根据本发明，吸收剂溶液可以包括胺或胺的混合物的水溶液。胺可以选自伯胺、仲胺、空间位阻仲胺、叔胺、以及叔胺与伯胺或仲胺的混合物。
伯胺可以单独或以混合物的形式选自单乙醇胺(MEA)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、二甘醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇及其N未取代衍生物。
仲胺可以单独或以混合物的形式选自二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、哌嗪及其至少有一个氮原子未被取代的衍生物、吗啉及其N未取代衍生物、哌啶及其N未取代衍生物、N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
叔胺可以单独或以混合物的形式选自甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、乙基二乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、1-甲基-4-(3-二甲基氨基丙基)-哌嗪、1-乙基-4-(二乙基氨基乙基)、1-甲基-4-羟基-哌啶、1-甲基-2-羟甲基-哌啶、1,2-双-(2-二甲基-氨基-乙氧基)-乙烷、双(二甲基氨基-3-丙基)醚、双(二乙基氨基-3-丙基)醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、1-(4-吗啉代)-2-(甲基异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(甲基叔丁基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(二异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(1-哌啶基)-乙烷、和叔丁基二乙醇胺。
位阻仲胺可以单独或以混合物的形式选自N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
在叔胺与伯胺或仲胺的混合物中，伯胺或仲胺可以选自单乙醇胺、二乙醇胺、N-丁基-乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、二甘醇胺、哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、N-(2-氨基乙基)哌嗪、吗啉、3-(甲基氨基)丙胺、1,6-己二胺及其所有各种N烷基化的衍生物例如N,N’-二甲基-1,6-己二胺、N-甲基-1,6-己二胺或N,N,N’-三甲基-1,6-己二胺。
吸收剂溶液可以选自环丁砜、甲醇、N-甲酰基吗啉、乙酰基吗啉、碳酸异丙烯酯、二甲醚聚乙二醇或N-甲基吡咯烷酮、或具有物理溶剂和水的胺混合物。
根据本发明，气体可以是天然气。
气体可以至少含有50ppmv的烃。气体可以含有少于100ppmv的H2S。
最后，本发明还涉及一种方法，其中，阶段c)结束时所得的富含CO2的气体流出物在提高原油采收率的工艺中被注入地下介质。
附图说明
通过阅读下文中的描述并参考附图，可以了解本发明的其它特征和益处：
图1图示了现有技术的方法的一种实施方式，以及
图2图示了本发明的方法的一种实施方式。
发明详述
本发明提供一种简单而廉价的方法，该方法只需要少量附加装置，该附加装置从被溶剂吸收的酸性气体的主要部分中分离出被溶剂共吸收的烃的主要部分，从而控制再生器顶部的烃含量。
总的来说，本发明涉及一种使例如天然气的烃气体脱碳的方法，该方法使用溶剂对烃气体进行洗涤，包括实施以下阶段：
a)使所述气体与吸收剂溶液接触以得到CO2贫化的气体和加载有CO2的吸收剂溶液；
b)在预定的压力和温度下加热加载有CO2的吸收剂溶液并使其膨胀以释放含烃的气体馏分并得到烃贫化的吸收剂溶液，经过选择的所述温度和所述压力使所述气体馏分至少含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的50％，且最多含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的35％，通过专用的燃烧阶段来从浓缩相中去除烃；
c)对烃贫化的吸收剂溶液进行热再生以释放富含CO2的气体流出物并得到再生吸收剂溶液。热再生可以通过蒸馏或通过酸性化合物的夹带来实现，该夹带通过蒸气流、一种通常被称为汽提的作业来进行。
根据一种实施方式，阶段c)中所得的再生吸收剂溶液的至少一部分被作为吸收剂溶液循环至阶段a)。
在阶段b)中，吸收剂溶液优选通过换热器与工艺物流进行换热来加热，但可以使用任何其它允许得到合适温度的加热方法。从而，使经过加热的吸收剂溶液在预定的压力和温度下膨胀以释放主要含有烃的气体馏分并得到烃贫化的吸收剂溶液。对压力和温度条件进行优化以使气体馏分至少含有加载有酸性气体的吸收剂溶液中所含烃的50％，且最多含有加载有酸性气体的吸收剂溶液中所含酸性气体的35％。
结合图2，待处理的气体通过位于吸收器2底部的管路1流入。在吸收器2的顶部回收该气体，通过管路26从吸收器顶部注入的溶剂将酸性气体从该气体中萃取出来，且共吸收化合物的馏分，尤其是烃也从该气体中被萃取出来。该吸收器通常在接近或略高于环境温度的温度下运行，一般在20℃～100℃之间，优选在30℃～90℃之间，且运行压力一般在10～200巴之间，优选在20～100巴之间。
通过管路1流入的气体可以是在10～200巴的压力范围内且在20℃～100℃的温度范围内可得的天然气。该气体包括CO2、和其它可能的酸性化合物如H2S、COS、硫醇以及烃。
在吸收器底部得到的富含酸性气体的溶剂通过管路4在膨胀装置5中膨胀并加入第一闪蒸罐6中。该第一膨胀阶段对于实施本发明的方法而言是可选的，但是其允许通过管路7得到主要含有被溶剂共吸收的轻质烃的气体。可以利用再生溶剂的馏分对该气体进行洗涤从而得到可以用作燃料气体的气体。该可选的洗涤程序未在这里示出。闪蒸罐6的运行压力P2小于吸收器2的压力且高于闪蒸罐30的压力。该压力通常取决于燃料气体的使用条件且一般在5～15巴的量级之间。该罐的运行温度与在吸收器2的底部所得到的溶剂的温度基本相同。
通过管路8将膨胀后所得到的富含酸性气体的溶剂输送至预热装置。图1显示了具有热应用(hot utility)的换热器27，但可以使用任何其它通过与可得的流体进行热交换来进行预热的合适的装置，允许将富含酸性气体的溶剂的温度调整到部分蒸发被溶剂吸收的化合物所需的水平。
可能在利用膨胀装置进行膨胀之后，通过管路29将经过预热的富含酸性气体的溶剂加入罐30中，在该罐中，蒸发的气体与富含酸性气体的溶剂分离。罐30在特定的压力和温度条件下运行，所述条件使被溶剂吸收的酸性气体中的小部分被蒸发，而且被溶剂吸收的烃的大部分被蒸发，所述蒸发的酸性气体的小部分通常小于35％，优选小于30％，而所述蒸发的烃的大部分大于50％，优选大于70％。罐30的压力低于罐6的压力且高于大气压，优选在1.5～6巴的范围内。罐30的温度范围在吸收器2的底部所得到的加载有酸性气体的溶剂的温度与再生器12的底部所得到的再生溶剂的温度之间。该温度可以在50℃～140℃的范围内。
通过管路32、泵33和管路34将罐30底部所得到的溶剂输送至预热装置。图2显示了具有于再生塔12的底部所得到的再生溶剂的换热器9，但可以使用任何其它合适的预热装置。从而，可以在通过膨胀装置10进行膨胀之后，将由此预热的富含酸性气体的溶剂通过管路11从再生器12的顶部加入。在该再生器中，通过通常被称为汽提的效应利用再生器底部的再沸器21所产生的蒸气使被溶剂吸收的酸性气体，尤其是CO2蒸发。这些气体通过管路13在再生器的顶部被收集，在交换器14中被冷却，且再生器顶部气体所含有的水和溶剂的大部分在回流罐15中被冷凝、分离，作为回流物料通过管路20循环至再生器的顶部。再生器的运行压力和温度条件取决于所使用的溶剂的类型。再生器12的运行压力通常在大气压～10巴的范围内，优选在1.05～3巴的范围内。再生器底部的温度通常在100℃～200℃的范围内，优选在110℃～150℃的范围内。
在再生器12的底部，通过管路22得到了一股热的再生溶剂物流，且其在与富含酸性气体的溶剂在交换器9中进行热交换之后通过管路23、泵24和管路26循环至吸收器2的顶部。
通过管路31将罐30中部分蒸发所释放的气体输送至专用的燃烧器。将在罐15中分离的酸性气体加入管路16，可以将其排放掉或将其输送至用于EOR的压缩生产线(compression train)。
吸收剂溶液
吸收剂溶液包括胺或胺的混合物的水溶液。胺可以选自伯胺、仲胺、空间位阻仲胺、叔胺、以及叔胺与伯胺或仲胺的混合物。
伯胺可以单独或以混合物的形式选自单乙醇胺(MEA)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、二甘醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇及其N未取代衍生物。
仲胺可以单独或以混合物的形式选自二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、哌嗪及其至少有一个氮原子未被取代的衍生物、吗啉及其N未取代衍生物、哌啶及其N未取代衍生物、N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
叔胺可以单独或以混合物的形式选自甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、乙基二乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、1-甲基-4-(3-二甲基氨基丙基)-哌嗪、1-乙基-4-(二乙基氨基乙基)、1-甲基-4-羟基-哌啶、1-甲基-2-羟甲基-哌啶、1,2-双-(2-二甲基-氨基-乙氧基)-乙烷、双(二甲基氨基-3-丙基)醚、双(二乙基氨基-3-丙基)醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、1-(4-吗啉代)-2-(甲基异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(甲基叔丁基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(二异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(1-哌啶基)-乙烷、和叔丁基二乙醇胺。
位阻仲胺可以单独或以混合物的形式选自N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
在叔胺与伯胺或仲胺的混合物中，伯胺或仲胺(活化剂)可以选自单乙醇胺、二乙醇胺、N-丁基-乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、二甘醇胺、哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、N-(2-氨基乙基)哌嗪、吗啉、3-(甲基氨基)丙胺、1,6-己二胺及其各种N烷基化的衍生物例如N,N’-二甲基-1,6-己二胺、N-甲基-1,6-己二胺或N,N,N’-三甲基-1,6-己二胺。
最后，吸收剂溶液可以选自环丁砜、甲醇、N-甲酰基吗啉、乙酰基吗啉、碳酸异丙烯酯、二甲醚聚乙二醇或N-甲基吡咯烷酮、或具有物理溶剂和水的胺混合物。
实施例
下文中给出的实施例对本发明的方法的实施和益处进行了说明。给出的第一个实施例以比较的形式对现有技术的方法进行了说明。第二个实施例对本发明的实施方式的方法的实施进行了说明。最后，第三个实施例允许对本发明处理具有更高的芳族化合物含量(BTX)的气体的能力进行说明。
在实施例1和2中，待处理的气体为8.3MMSm3/d的组分如表1所示的天然气。标准条件为15℃和1atm。在本文的剩余部分中，术语HC是指从甲烷(C1)起的所有烃类馏分并且也包括芳族化合物。在这些实施例中对两种情况进行了研究：
CO2最大(Max CO2)的情况对应于待处理的气体的CO2含量最大，HC最大(Max HC)的情况对应于气体中的CO2贫化但富含重质HC。
表1
表1：待处理的原料气体的组成
C6 +是指所有C6～C12脂肪族馏分。
在温度为52℃、压力为68.5巴的条件下将该气体加入吸收器中以使其与经过HEP活化(80g/l)的MDEA水溶液(397g/l)接触。在60℃下将溶剂加入吸收柱中，溶剂的流速在Max CO2的情况下为290Sm3/h，而在Max HC的情况下为145Sm3/h。吸收柱装有规整填料。吸收区的高度经过最优化以满足待处理气体所对应的规格。
所需规格如下所示：
待处理气体含有2mol％的CO2(计算值为1.8％)
待处理气体含有1.45ppm的H2S。
待处理气体含有150mg/Nm3的VOC。
在处理之后，具有如表2所示的组成的天然气以8MMSm3/d的流速流出。
表2
表2：经过处理的气体的组成
1.1–实施例1：现有技术的方法
在本实施例中，选用的方案示于如图2。其中不包括用于控制酸性气体中HC含量的装置。
利用本方法，在再生器顶部得到的酸性气体的组成示于表3。
表3
表3：利用现有技术的方法得到的酸性气体的组成
酸性气体的VOC含量如下所示：
Max CO2的情况：1600mg/Nm3
Max HC的情况：3100mg/Nm3
在这两种情况中，由于都未满足酸性气体中的VOC规格，因此需要使用专门针对酸性气体的燃烧器。在此情况下，垂直自然通风型燃烧器的尺寸为：燃烧室直径：3500mm，燃烧室高度：12000mm，烟囱高度：45米。
用于燃烧酸性气体的燃料气体的消耗量估计为726kg/h。
1.2–实施例2：本发明的方法
本发明在于使用低压柱，在温和的预热之后，该低压柱在允许使富胺膨胀以蒸发溶于溶剂中的HC(例如VOC)的同时，控制CO2的损失和下游的再生器的尺寸。由此得到的闪蒸气体在专用的燃烧器中烧除。在本实施例中，LP闪蒸柱在以下条件下运行：
Max CO2的情况下温度为75℃，压力为1.5巴
Max HC的情况下温度为77℃，压力为1.5巴。
图1中所示的附加装置如下所示：
用于对富胺(4.5MW)进行预热的交换器9
LP闪蒸柱12(直径3m，高度10.8m且包括2m的填料床)
循环泵15(液压功率＝52kW)
LP闪蒸气体燃烧器(垂直自然通风型，燃烧室直径1500mm，燃烧室高度3000m、烟囱高度35m)。
可以不使用MP闪蒸罐6。
利用本方法，在再生器顶部得到的酸性气体的组分示于表4。
表4
表4：利用本发明的方法得到的酸性气体的组成
酸性气体的VOC含量如下所示：
Max CO2的情况：30mg/Nm3
Max HC的情况：60mg/Nm3
在这两种情况中，由于都满足了酸性气体中的VOC规格，因此不再需要使用专门针对酸性气体的燃烧器。
在压缩和对经过压缩的酸性气体进行冷却的情况下，本阶段中冷凝出的水受到液态烃污染的程度相比于在现有技术的方法明显更小。随后可以对该水进行循环而不进行液态HC的纯化处理。
在这种情况下，用于燃烧LP的燃料气体的消耗量估计为15kg/h。
1.3–实施例3：具有高含量的芳族化合物的气体的情况
本实施例比较了通过以下方法对富含BTX的原料气体进行处理后所得到的酸性气体的VOC含量：
图2中所示的现有技术的方法
图1中所描述的本发明的方法。
在本实施例中，只比较酸性气体的VOC含量以及用于燃烧的燃料气体的消耗量。
在本发明的方法中，LP闪蒸柱在87℃和1.5巴下运行。
76t/h的待处理的原料气体含有3％的CO2、14ppm的H2S以及318ppmv的BTX。该气体的组成示于表5
表5
物流名称 进料气体
压力(巴) 64.1
温度(℃) 36.82
组成(干摩尔％)
二氧化碳 3.0409
硫化氢 0.0014
H2O
N2 0.8052
H2 0.018
甲烷 90.8092
乙烷 4.1082
丙烷 0.7592
异丁烷 0.127
正丁烷 0.129
异戊烷 0.058
正戊烷 0.026
正己烷 0.0578
正庚烷 0.024
正辛烷 0.0029
正壬烷 0.0011
苯 0.03
甲苯 0.0013
乙苯 0.0005
除了BTX以外的HC总量 96.1024
BTX总量 0.0318
HC总量 96.1342
表5：进料气体的组成
在35.7℃、64.1巴的压力下将该气体加入吸收器中以使其与经过HEP活化(80g/l)的MDEA水溶液(397g/l)接触。在44.5℃下以78Sm3/h的流速向吸收柱中加入溶剂。吸收柱装有盘部件和规整填料部件。吸收区的高度和布局经过最优化以满足待处理气体所对应的规格(50ppmv的CO2和3ppmv的H2S)。经过处理的气体的组成示于表6。
表6
物流名称 经过处理的气体
压力(巴) 63.2
温度(℃) 37.93
组成(摩尔％)
二氧化碳 0.0014
硫化氢
H2O 0.1396
N2 0.8297
H2 0.0186
甲烷 93.5285
乙烷 4.2307
丙烷 0.782
异丁烷 0.1309
正丁烷 0.1329
异戊烷 0.0598
正戊烷 0.0268
正己烷 0.0595
正庚烷 0.0247
正辛烷 0.003
正壬烷 0.0011
苯 0.0292
甲苯 0.0013
乙苯 0.0005
除了BTX以外的HC总量 98.9799
BTX总量 0.031
HC总量 99.0109
表6：经过处理的气体的组成
然后使在60℃下于吸收器底部得到的加载有酸性气体的胺在7.3巴的压力下在MP(中等压力)闪蒸罐中膨胀从而蒸发一部分轻质烃以补充燃料气体。根据现有技术，富胺一旦膨胀就在输送至再生器前先利用再生胺进行预热以得到酸性气体贫化的溶剂和基本组成包含CO2、H2S和烃类馏分的被称为顶部酸气的气体。根据本发明，预热经过膨胀的富胺，在使其流过胺/胺交换器和进行再生前，在低压下(这里是1.5巴)使其再次膨胀(LP闪蒸)。该附加的阶段允许蒸发出附加的尤其是含有大量芳烃化合物的重质烃馏分。以下的表7给出了酸性气体和LP闪蒸气体的组成。该表格还显示了这些气体的流速和VOC含量随所使用的方法的类型而产生的演变。这些值允许对是否需要燃烧酸性气体作决定，如果需要，允许确定相关燃料气体的消耗量。
表7
表7：相关方法的酸性气体和闪蒸气体的组成
在本发明的方法中，VOC含量获得95％的增益而芳族化合物含量显著获得了89％的增益，因此不需要燃烧酸性气体。
然而在这两种情况中，都需要提供燃烧器：
以在现有技术的方法中燃烧酸性气体
以在本发明中燃烧LP闪蒸气体。
然而现有技术的方法中的燃烧器更大且更昂贵，这是因为待燃烧的气流更大(大59％)。本发明未对燃烧器的成本进行评估，但是对燃料气体的消耗量进行了评价以说明实施本发明所带来的益处。根据现有技术，燃烧酸性气体消耗约186kg/h的燃料气体，而在本发明中，燃烧LP闪蒸气体消耗28kg/h的燃料气体，即消耗量下降了85％。
可以注意到水中含有的烃更少，如果该水在酸性气体压缩阶段冷凝则能够从酸性气体中回收。
应用
根据本发明，气体可以是天然气、至少含有50ppmv的烃的气体和/或含有少于100ppmv的H2S的气体。
可以将在阶段b)中得到的含烃气体馏分输送至处理单元而不是例如燃烧气体网络这样的燃烧器。
本发明还涉及一种提高原油采收率(EOR)的方法，其中，阶段c)结束时所得的富含CO2的气体流出物被注入地下介质。该注入可以通过油井来进行以促进烃萃取阶段的进行。

Claims (20)

1.一种使烃气体脱碳的方法，该方法使用溶剂对烃气体进行洗涤，包括实施以下阶段：
a)使所述气体与吸收剂溶液接触以得到CO2贫化的气体和加载有CO2的吸收剂溶液；
b)使所述加载有CO2的吸收剂溶液膨胀以得到主要含有被所述吸收剂溶液共吸收的轻质烃的气体；
c)预热所述加载有CO2的吸收剂溶液，并且在预定的压力和温度下加热经过预热的所述加载有CO2的吸收剂溶液并使其膨胀以释放含烃的气体馏分并得到烃贫化的吸收剂溶液，经过选择的所述温度和所述压力使所述气体馏分至少含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的50％，且最多含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的35％；
d)对烃贫化的吸收剂溶液进行热再生以释放富含CO2的气体流出物并得到再生吸收剂溶液，所述热再生通过蒸馏或汽提来进行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述压力和所述温度进行选择以使所述气体馏分至少含有所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含烃的70％，且含有少于所述加载有CO2的吸收剂溶液中所含CO2的30％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度的范围在阶段a)后所得的加载有CO2的吸收剂溶液的温度与阶段c)后所得的再生吸收剂溶液的温度之间，且所述压力高于大气压。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述温度的范围在50℃～140℃之间，且所述压力的范围在1.5～6巴之间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阶段c)中所得的再生吸收剂溶液的至少一部分被作为吸收剂溶液循环至阶段a)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在阶段b)中，使加载有CO2的吸收剂溶液在压力P2和一个温度下膨胀，所述压力P2的范围在阶段c)中所用的所述压力与阶段a)中所用的压力之间，而所述温度与阶段a)后所得到的所述加载有CO2的吸收剂溶液的温度基本相同。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压力P2的范围在5～15巴之间。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，吸收剂溶液包括胺或胺的混合物的水溶液。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，胺选自伯胺、仲胺、叔胺、以及叔胺与伯胺或仲胺的混合物。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，伯胺单独或以混合物的形式选自单乙醇胺(MEA)、氨基乙基乙醇胺(AEEA)、二甘醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇及其N未取代衍生物。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，仲胺单独或以混合物的形式选自二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、哌嗪及其至少有一个氮原子未被取代的衍生物、吗啉及其N未取代衍生物、哌啶及其N未取代衍生物、N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，叔胺单独或以混合物的形式选自甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙醇胺(TEA)、乙基二乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、1-甲基-4-(3-二甲基氨基丙基)-哌嗪、1-乙基-4-(二乙基氨基乙基)、1-甲基-4-羟基-哌啶、1-甲基-2-羟甲基-哌啶、1,2-双-(2-二甲基-氨基-乙氧基)-乙烷、双(二甲基氨基-3-丙基)醚、双(二乙基氨基-3-丙基)醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二甲基氨基-3-丙基)-醚、(二甲基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、(二乙基氨基-2-乙基)-(二乙基氨基-3-丙基)-醚、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-甲基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-乙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-2-氨基乙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丙醇、N-异丙基-N-(3-甲氧基丙基)-1-氨基-2-丁醇、1-(4-吗啉代)-2-(甲基异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(甲基叔丁基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(二异丙基氨基)-乙烷、1-(4-吗啉代)-2-(1-哌啶基)-乙烷、和叔丁基二乙醇胺。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述仲胺是空间位阻仲胺，所述空间位阻仲胺单独或以混合物的形式选自N-(2’-羟乙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丙基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-(2’-羟丁基)-2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在叔胺与伯胺或仲胺的混合物中，伯胺或仲胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、N-丁基-乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、二甘醇胺、哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、N-(2-羟乙基)哌嗪、N-(2-氨基乙基)哌嗪、吗啉、3-(甲基氨基)丙胺、1,6-己二胺及其所有各种N烷基化的衍生物。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，1,6-己二胺的各种N烷基化的衍生物为N,N’-二甲基-1,6-己二胺、N-甲基-1,6-己二胺或N,N,N’-三甲基-1,6-己二胺。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，吸收剂溶液选自环丁砜、甲醇、N-甲酰基吗啉、乙酰基吗啉、碳酸异丙烯酯、二甲醚聚乙二醇或N-甲基吡咯烷酮。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气体为天然气。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气体至少含有50ppmv的烃。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气体含有小于100ppmv的H2S。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阶段c)结束时所得的富含CO2的气体流出物在提高原油采收率的工艺中被注入地下介质。
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