CN108291769A - 从受污染的烃物料流去除co2的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从受污染的含烃物料流分离CO2的方法。所述方法包含获得含有至少气相、液相和固相的多相受污染的含烃物料流(100)，从所述多相物料流产生浆料物料流(120)。将所述浆料物料流馈入至包含CO2晶种粒子的结晶室中。从所述结晶室(91)获得液态烃物料流(170)且获得浓缩浆料(140)。通过挤压机(142)从所述结晶室(91)去除所述浓缩浆料(140)，从而获得固态CO2。从包含平均尺寸大于100微米的CO2晶种粒子的所述固态CO2获得反馈物料流(141)。将所述反馈物料流(141)传递至所述结晶室(91)中。

Description

从受污染的烃物料流去除CO2的方法
本发明涉及从受污染的含烃物料流分离CO2的方法。
液化含烃气体物料流的方法是所属领域中众所周知的。出于多种原因期望液化如天然气物料流的含烃气体物料流。举例来说，相比于气态形式，呈液态的天然气可以更容易地储存和长距离运输，因为其占据较小体积并且不需要在高压下储存。通常，在液化之前，受污染的含烃气体物料流经处理以去除一种或多种污染物(如H2O、CO2、H2S等)，所述污染物可以在液化过程期间冻析或是产品中非所需的。
WO2014/166925描述液化受污染的含烃气体物料流的方法，所述方法包含至少以下步骤：
(1)提供受污染的含烃气体物料流；
(2)在第一热交换器中冷却受污染的含烃气体物料流从而获得经冷却的受污染含烃物料流；
(3)在扩张器中冷却经冷却的受污染含烃物料流从而获得部分液化物料流；
(4)在分离器中分离部分液化物料流从而获得气态物料流和液体物料流；
(5)扩张步骤(4)中获得的液体物料流从而获得多相物料流，所述多相物料流含有至少气相、液相以及固相；
(6)在分离器中分离多相物料流从而获得气态物料流和浆料物料流；
(7)在固/液分离器中分离浆料流从而获得液态烃物料流和浓缩浆料物料流；
(8)传递步骤(4)中获得的气态物料流穿过第一热交换器从而获得经加热气态物料流；以及
(9)压缩经加热气态物料流从而获得压缩气体物料流；以及
(10)合并步骤(9)中获得的压缩气体物料流与步骤(1)中提供的受污染的含烃气体物料流。
如WO2014/166925中描述的方法允许用相对较低设备计数液化受污染的含烃气体物料流，从而提供液化受污染的含烃气体物料流，尤其是含甲烷的受污染气体物料流(如天然气)的简单且有成本效益的方法。
污染物可以是CO2。CO2在液化天然气中的溶解度极低。因此，根据WO2014/166925的方法不去除气相中的CO2，而是通过在阀上的扩张，导致液体的快速过饱和，导致形成固态CO2。允许粒子达到平衡且可以接着通过使用旋风器、沉降器、过滤器或其组合来去除。
但是，由于CO2粒子通常具有相对较小尺寸，因此可能出现流动保障和分离问题。这可能导致产品中的固态CO2残余物或导致引起操作不稳定性的阻塞。
此外，废物流可以是CO2和有价值的烃的混合物。细粒度浆料的处理使得难以分离且可能导致有价值的烃的显著损失且因此导致价值损失。
从现有技术，如WO2010/023238和US3376709已知从包含气态污染物，包括CO2的气体物料流去除气态污染物的其它方法。
US3376709描述通过一种方法凝固而从天然气分离酸性气体，所述方法包含在构成液体溶液的压力和温度条件下提供进料天然气，降低溶液的压力以提供由固相、液相和蒸气相组成的混合物，紧接着使混合物与含有固体酸性气体粒子的液体天然气接触且自其去除固体酸性气体粒子。根据US3376709，固体酸性气体粒子的尺寸通常是约0.001至约2微米。正如上文已经提到的，细粒度浆料的处理使得难以分离且可能导致显著价值损失。
本发明的一个目标是至少部分解决这些问题中的至少一个。
以上或其它目标中的一个或多个是根据本发明，通过从受污染的含烃物料流(10)分离CO2的方法实现；所述方法包含
(a)从受污染的含烃物料流(10)提供多相受污染的含烃物料流(100)，所述多相受污染的含烃物料流(100)含有至少液相和固相，其中固相包含CO2粒子；
(b1)将获自多相受污染的含烃物料流(100)的浆料物料流(120)馈入至结晶室(91)，结晶室(91)包含晶种粒子，所述晶种粒子包含CO2；
(b2)从结晶室(91)获得液态烃物料流(170)，从而在结晶室(91)中形成浓缩浆料(140)；
(b3)通过挤压机(142)从结晶室(91)去除浓缩浆料(140)且从挤压机(142)获得富含CO2的固体产物和富含甲烷的液态烃物料流(147)。
根据另一方面，提供用于从受污染的含烃物料流分离CO2的系统；所述系统包含
-适合于携载多相受污染的含烃物料流的管道(100)，所述多相受污染的含烃物料流含有至少液相和固相，其中固相包含CO2粒子，
-包含结晶室(91)的固液分离器(9)，所述结晶室(91)包含
-与管道(100)流体连通以接收获自多相受污染的含烃物料流的浆料物料流的浆料入口(120)，
-用于从结晶室(91)排出液态烃物料流(170)的流体出口(174)，
-浓缩浆料出口(145)，
-经由浓缩浆料出口(145)与结晶室(91)流体连通以接收来自结晶室(91)的浓缩浆料(140)且排出富含CO2的固体产物和富含甲烷的液态烃物料流(147)的挤压机(142)。
使用挤压机允许以高效方式从结晶室(91)去除浓缩浆料(140)，同时彼此分开地获得相对纯的富含CO2的固体产物和相对纯的富含甲烷的液态烃物料流(147)。
富含CO2的固体产物还可以被称作富含CO2的紧凑型产物，且反之亦然。
浓缩浆料包含液相和固相，由多个CO2粒子形成。挤压机用以将浓缩浆料从结晶室去除、压实浓缩浆料(140)中的固体以及充当分离器，分离固相与液相(产生富含CO2的固体产物和富含甲烷的液态烃物料流)。
挤压机通过施加机械力(挤压力)而去除浓缩浆料，所述力将存在于浓缩浆料中的固相粒子推压在一起以形成较大CO2粒子、CO2块或(半)连续固态CO2产物物料流，其可以相对容易地与液体分离。同时，挤压力挤出存在于浓缩浆料中的液体，例如经由挤压机的壳体中的孔或过滤器。
可以使用任何类型的合适的挤压机，尤其是螺杆挤压机。
优选地，挤压机包含挤压机出口155且挤压机经定向以使得挤压机出口155在挤压机的重力下级。
应理解，以连续方式应用以上方法，其中同时进行不同步骤。此也适用于下文所述的实施例。当在本文中使用词语步骤(step/steps)或使用编号(如b1、b2)时，这不用来暗示特定时间顺序。可以任何合适的顺序应用所述步骤，尤其包括同时。
在下文中，将参看以下非限制性图式进一步描述本发明：
图1a-1b示意性地描绘从受污染的含烃物料流分离CO2的方法和系统的实施例，且
图2示意性地描绘用于使用图1b中所描绘的实施例执行液化受污染的含烃气体物料流的方法的方法和系统的实施例。
出于本说明书的目的，相同参考标号是指相同或类似元件。
图1a和1b描绘从受污染的含烃物料流分离CO2的方法和系统。
首先，提供受污染的含烃气体物料流10。尽管受污染的含烃气体物料流不受特定限制，但其优选地是富含甲烷的气体物料流，如天然气。
根据优选实施例，受污染的含烃气体物料流10包含至少50mol％，优选地至少80mol％甲烷。优选地，受污染的含烃气体物料流10的烃馏分尤其包含至少75mol％，优选地至少90mol％甲烷。天然气物料流中的烃馏分可以适当地含有0与25mol％之间的C2+烃(即每分子含有2个或更多个碳原子的烃)，优选地0与20mol％之间的C2-C6烃，更优选地0.3与18mol％之间的C2-C4烃，尤其0.5与15mol％之间的乙烷。
污染物包含CO2且可能包含其它污染物，如H2S、H2O、C6+烃、芳族化合物。
受污染的含烃气体物料流10中的污染物的量适当地在0.5与50mol％之间，通常高于1.0mol％且低于20mol％。
受污染的含烃气体物料流中CO2污染物的量通常在受污染的含烃气体物料流的0.02-15mol％之间，优选地在0.02-5mol％范围内，更优选地在0.1-5mol％范围内，甚至更优选地在0.2-3mol％范围内，例如2mol％。
从受污染的含烃气体物料流10获得多相受污染的含烃物料流100。这仅示意性地描绘于图1a和1b中，因此这可以如技术人员应了解的不同方式进行。将参看图2在下文描述较详细实例。
多相受污染的含烃物料流100含有至少液相和固相，固相包含CO2粒子，所述CO2粒子的平均尺寸通常小于50微米，例如小于20微米。多相受污染的含烃物料流100可以还包含气相。
在阀的下游，在较低压力和温度下，多相受污染的含烃物料流100经CO2过饱和。超过溶解度的CO2将通过结晶为固相而逸出液相，在当时条件下形成稳定系统。固体粒子形成将快速起始，但如可以被所属领域的技术人员理解，取决于CO2浓度、压力和温度，在系统接近稳态条件之前需要一定量的时间。
图1a-1b另外显示任选的分离器7(以虚线显示)、包含结晶室91的固液分离器9、挤压机140和反馈管道141。
在多相受污染的含烃物料流100包含液相、固相且不含气相的情况下，多相受污染的含烃物料流100可以直接传递至固液分离器9作为浆料物料流120。浆料包含液相和固相。
在多相受污染的含烃物料流100包含液相、固相以及气相的情况下，方法可以包含
(a')在分离器(7)中分离多相受污染的含烃物料流(100)，从而获得气态物料流(110)和浆料物料流(120)。
浆料物料流可以接着传递至固液分离器9上。
分离器7可以包含与管道(100)流体连通的入口以接收多相受污染的含烃物料流，分离器(7)还包含用于气态物料流(110)的第一出口和用于浆料物料流(120)的第二出口。
尽管分离器7和固液分离器9经显示且被描述为通过降液管123连接的独立容器，但应理解，分离器7和固液分离器9也可以体现为包含分离器7和固液分离器9的单一容器。
如在步骤(a')中所使用的分离器(7)可以是旋风分离器或卧式基于重力的分离容器。在旋风分离器中，使物料流旋转以使得较重组分被强制向外且可以与较轻组分分离以形成气态物料流(110)和浆料物料流(120)。
可以使用以气/液分离为目标的任何合适类型的旋风分离器，包括(Gasunie)旋风器或具有切向入口的开放式立式容器。
根据一个实施例，结晶室(91)是基于重力的分离容器。基于重力的分离容器可以是开放式容器。
优选地，立式地放置基于重力的分离容器，但还可以使用卧式基于重力的分离容器。术语立式和卧式在本文用于指代纵向体轴，如容器的圆柱形体轴的定向。
将获自多相受污染的含烃物料流100(直接或经由分离器7)的浆料物料流120经由浆料入口120在顶部处馈入结晶容器91中。结晶室91可以包含防止浆料完全固化和/或促成优化晶体生长的条件的搅拌装置。
浆料入口120由具有排出开口124的降液管123形成，所述排出开口在使用中浸入结晶容器91中所含的浆料中。或者，降液管123使其排出开口123安置于结晶容器中所含的浆料下方或上方。
液体经堰92与结晶容器91分离且以液态烃物料流170形式排出。降液管123的排出开口124可以安置于堰92的顶边缘上方或下方的重力水平面处。
根据一个实施例，浆料入口(120)由具有排出开口(124)的降液管123形成，固液分离器(9)包含堰(92)，所述堰具有安置于排出开口(124)上方或下方的水平重力处的上边缘，其中用于从结晶室(91)排出液态烃物料流(170)的流体出口(174)安置于与降液管(124)排出开口(124)相对的堰(92)的一侧。
堰将液态烃与浆料和固态CO2粒子分离。
反馈管道141可以在堰92的上边缘下方的水平面处离开结晶室91。
根据一个实施例，步骤(b2)包含将液态烃物料流(170)传递至LNG储存罐。将液态烃物料流170传递至LNG储存罐可以通过泵171进行。在步骤(b2)中获自结晶室91的液态烃物料流170可以包含小CO2粒子，例如平均尺寸小于10微米。任选地，这些粒子可以在精制步骤中去除，如下文更详细地描述。
在步骤b3中，挤压机(142)对浓缩浆料(140)施加机械力(挤压力)以将浓缩浆料(140)移出结晶室(91)，从而获得富含CO2的固体产物。富含CO2的固体产物可以实际上是压实的CO2粒子、压实的CO2块的物料流或(半)连续固态CO2产物物料流。富含CO2的固体产物可以还包含剩余部分的其它工艺物质，如烃。
挤压力驱使浓缩浆料通过开口或模具以使浓缩浆料压实或密实，从而获得富含CO2的固体产物。由于挤压机(142)施加的挤压力，CO2粒子集合在一起形成固体产物，其可作为富含CO2的连续固体产物物料流获得。
通过施加的挤压力，存在于浓缩浆料中的液体被挤出浓缩浆料140，从而获得富含甲烷的液态烃物料流147。
可以使用任何合适的挤压机，包括轴端板挤压机、径向筛网挤压机、旋转缸挤压机、冲压活塞(ram and piston)式挤压机和螺杆挤压机。
挤压机142优选地是螺杆挤压机。螺杆挤压机采用螺杆(致动器)对浓缩浆料140施加挤压力以将浓缩浆料140移出结晶室91。
螺杆挤压机142包含安置于转鼓(壳体)中的螺杆。螺杆包含包裹于轴周围的螺旋脊。转鼓由圆柱形壁形成。螺杆和转鼓的纵轴对准。圆柱形壁包含一个或多个过滤器。
螺杆的旋转利用力驱动浓缩浆料且使CO2粒子密实，从而获得富含CO2的固体产物，而存在于浓缩浆料中的液体经由转鼓壁中的一个或多个过滤器或开口从转鼓挤出，以获得富含甲烷
根据一个实施例，所述方法还包含
(b4)从(b3)中获得的富含CO2的固体产物获得CO2反馈物料流(141)，所述反馈物料流(141)包含CO2，
(b5)通过将CO2反馈物料流(141)传递至结晶室(91)或结晶室(91)上游的位置而将CO2反馈物料流(141)馈回，以提供晶种粒子。
晶种粒子可以直接提供至结晶室，或可以通过将CO2反馈物料流(141)馈回至结晶室91上游的位置，尤其是分离器7或多相受污染的含烃物料流(100)而间接提供至结晶室(91)。CO2反馈物料流可以包含CO2晶种粒子(图1a)或可以包含液态CO2，其中CO2晶种粒子在再引入反馈物料流时产生(图1b)，如将在下文更详细地阐释。
在结晶室91中，浓缩浆料140由去除液态烃物料流170且允许CO2结晶而形成。相比于获自多相受污染的含烃物料流100的浆料物料流120，浓缩浆料包含较少液体和较大CO2粒子。
通过借助于CO2反馈物料流141提供CO2晶种粒子而促进此方法。
根据一个实施例，(b5)中提供的晶种粒子的平均尺寸大于20微米。
步骤(b5)中提供的晶种粒子的平均尺寸可以大于50微米，或甚至大于100微米。
通过经由CO2反馈物料流142在结晶容器中引入相对较大晶种粒子，结晶过程得以促进和加速且因此在浓缩浆料140中形成相对较大CO2粒子，浓缩浆料可以使用挤压机相对容易地从结晶室去除。
用于将晶种粒子馈入至结晶容器中的反馈物料流包含平均尺寸大于20微米的晶种粒子。优选地，反馈物料流141中的晶种粒子的平均尺寸在20微米-20毫米范围内，更优选地在20微米-1毫米范围内且更优选地在50微米-200微米范围内。
为了优化结晶过程，晶种粒子优选地保持较小以使可供用于结晶的表面最大化。但是，这将导致形成不易于沉降且相对难以分离的相对较小CO2粒子。已发现与挤压机组合，具有指定平均尺寸的晶种粒子提供一方面结晶速度(kg/s)与另一方面分离简易性之间的良好平衡。
术语微米与惯例一致地用于本文中：1微米等于1×10-6米。
根据一个实施例，(b4)包含获得包含CO2晶种粒子的CO2反馈物料流且(b5)包含将CO2反馈物料流(141)传递至结晶室(91)中，以将晶种粒子提供至结晶室(91)。此实施例显示于图1a中。
根据此实施例，CO2反馈物料流包含平均尺寸大于20微米的晶种粒子。优选地，反馈物料流141中的晶种粒子的平均尺寸在20微米-20毫米范围内，更优选地在20微米-1毫米范围内且更优选地在50微米-200微米范围内。
根据一个实施例，(b4)包含使(b3)中获得的固态CO2破碎以形成晶种粒子。系统可以包含晶种粒子形成装置，如刮刀、切碎机、模具或造粒装置，其经布置以从获自挤压机的固态CO2获得晶种粒子，CO2晶种粒子。晶种粒子形成装置可以在蒸气氛围中操作。
刮刀可以用于步骤(b3)中，经布置以从获自挤压机的固态CO2刮除CO2晶种粒子以产生包含具有以上指定尺寸的晶种粒子的CO2反馈物料流。刮刀或破碎机148可以安置于挤压机出口155正下游。
根据一个实施例，(b4)包含将如液体天然气物料流的载体流体添加至反馈物料流(141)。
为了输送晶种粒子，晶种粒子可以悬浮于载体流体中。载体流体可以是载体液体或载体气体。优选地，载体流体是液体天然气物料流。
通过将载体流体添加至反馈物料流，获得悬浮的反馈物料流。
载体流体可以包含一部分如在整体过程中产生的液化天然气。添加至反馈物料流的液化天然气物料流可以获自液态烃物料流170，所述物料流在步骤b2中获自结晶室91。添加至反馈物料流的液化天然气物料流也可以获自精制的液态烃物料流170'，如将在下文更详细地论述。
取决于粒度，悬浮的反馈物料流中的晶种粒子的体积分数在30％-70％范围内，优选地在40％-60％范围内。根据如图1b中所描绘的替代实施例，CO2反馈物料流包含通过喷雾冷却馈回的液态CO2，从而形成晶种粒子。
根据一个实施例，步骤(b4)包含加热富含CO2的固体产物的至少一部分，从而产生富含液态CO2的物料流，且从富含液态CO2的物料流的至少一部分形成反馈物料流(141)。
挤压机142压缩浓缩浆料且增加压力以形成富含CO2的固体产物。随后，加热富含CO2的固体产物以产生富含液态CO2的物料流，取用所述物料流的一部分以形成CO2反馈物料流。CO2晶种粒子可以由富含液态CO2的物料流形成。根据此实施例，不需要载体流体。
加热可以由一个或多个加热器150进行。如图1a所示，加热器150'可以安置于挤压机下游以加热未传递至反馈物料流141的富含CO2的固体产物部分。根据图1b中示出的实施例，加热器150可以集成到挤压机142中或与挤压机142相邻地安置。加热器优选地安置于挤压机出口155附近或所述出口处。
挤压机142可以是包含安置于机筒152中的螺杆151的螺杆挤压机142，所述机筒包含环绕螺杆的圆柱形壁。加热器150可以在处于或朝向挤压机排放出口155的位置集成在机筒壁中。
根据一个实施例，步骤(b5)包含将富含液态CO2的物料流喷洒至反馈位置中，从而产生晶种粒子。
喷洒可以通过经由一个或多个喷嘴158引入富含液态CO2的物料流进行。在进入容器后，液态CO2液滴扩张至不存在液相的状态。几乎所有CO2将固化。由于高局部CO2浓度，所得CO2固体尺寸将与CO2液滴尺寸紧密相关。通过调节由喷嘴产生的液滴尺寸，可以将晶种粒度调节至优选值。
喷嘴包含多个喷嘴开口。通过选择喷嘴开口的量和喷嘴开口的尺寸，可以控制CO2液滴的尺寸且因此控制提供的CO2晶种粒子的尺寸。
根据一个实施例，步骤(b5)还包含加工富含液态CO2的物料流以形成CO2晶种粒子和通过将CO2晶种粒子传递至结晶室(91)或结晶室(91)上游的位置而馈回CO2晶种粒子，以提供晶种粒子。
代替将液态CO2喷洒至结晶室中或上游位置，液态CO2物料流可以转化成包含固态CO2包裹和输送介质，如液态或气态烃的物料流。关于此粒化，通常采用扩张成气体/固体的步骤，接着压缩成所需尺寸的丸粒。
如上文所指出，在(b2)中获自结晶室91的液态烃物料流170可以包含小CO2粒子。
为了从液态烃物料流170分离此类CO2粒子，根据一个实施例，(b2)还包含使获自结晶室的液态烃物料流(170)经受精制处理(172)以获得精制的液态烃物料流(170')和残余物料流(175)，其中方法还包含
-将精制的液态烃物料流(170')传递至LNG储存罐，和
-任选地，将残余物料流(175)再循环至结晶容器，例如通过组合残余物料流(175)与反馈物料流(141)。
任选的精制处理用于从液态烃物料流(170)去除任何剩余的小固体，尤其是可能最终在液态烃物料流中的任何残余CO2粒子。相比于获自结晶室91的液态烃物料流，精制的液态烃物料流包含较少CO2粒子。
残余物料流175可以再循环，如通过组合残余物料流175与多相受污染的含烃物料流100、反馈物料流、获自结晶室91的浓缩浆料物料流中的一个。残余物料流可以充当反馈物料流的载体流体。残余物料流175也可以通过将残余物料流175引入至分离器7、结晶容器91或分离器7上游的任何其它合适的容器或物料流中的一个中而再循环。
精制处理可以是任何种类的合适的精制处理，包括传递液态烃物料流穿过过滤器，如带式过滤器或HEPA过滤器，或传递液态烃物料流穿过静态分离设备，如(平行)除砂旋流器或一个或多个(平行)水力旋流器172，从所述静态分离设备，从一种或多种底部流获得残余物料流且通过组合一种或多种顶部流获得精制的液态烃物料流。
将液态烃物料流170传递至LNG储存罐可以包含传递液态烃物料流穿过减压段，例如由节流阀173和/或末端闪蒸器形成。
根据一个实施例，方法还包含从结晶室(91)获得排气物料流(121)。
分离器7和固液分离器9可以在基本相同的压力下操作。在降液管120在使用中不允许蒸气或气体从固液分离器9流动至分离器7的实施例中，可以提供排气管线(121)以允许此类流动。在降液管在固液分离器9中的液体或浆液液面以下离开的实施例中，情况尤其如此。
结晶室(91)可以包含顶部排气出口(122)。
可以提供排气管道，其一端与排气出口流体连通且另一端与分离器7流体连通以将排气物料流馈回至分离器。
排气出口优选地安置于结晶室的顶部部分中。
气体可以在浆料物料流馈入至结晶室之后从浆料物料流逸出。排气物料流可以经由排气管道传递至步骤(a')的分离器(7)。或者，排气物料流可以与(a')中获得的气态物料流110组合。
在结晶容器91的底部，与挤压机，尤其是螺杆挤压机进行连接。挤压机与结晶容器之间的连接可以通过所属领域中已知的任何方法进行。
根据一个实施例，并非反馈物料流(141)的一部分的从结晶室(91)去除的一部分浓缩浆料(140)通过加热(通过挤压机142下游的加热器或通过集成式加热器(集成到挤压机中)液化，从而获得液化的浓缩物料流(144)且将液化的浓缩物料流(144)
-传递至蒸馏塔以获得富含烃的顶部物料流和富含CO2的底部物料流，或
-传递至碳捕获与封存装置，或
-传递至用于CO2的地质封存
-传递至闪蒸器以从闪蒸器获得富含气态烃的顶部物料流和富含液态CO2的底部物料流，或
-传递通过膜单元以获得经排放的富含CO2的物料流和在方法上游再循环或可以分开排出的富含烃的物料流。
获自闪蒸器的富含气态烃的顶部物料流可以与燃料气体物料流组合。
如上文所指出，在步骤(b3)中，通过挤压机142从结晶室91去除浓缩浆料140，从而获得固态CO2。
术语浓缩浆料用于指示浓缩浆料的密度和粘度高于从分离器7接收的浆料物料流所包含的浆料的密度和粘度。
挤压机与结晶室91的下部部分，优选地与结晶室91的最低部分流体连通，使得在重力影响下，挤压机接收浓缩浆料140的相对致密部分。
挤压机以机械方式迫使浓缩浆料140离开结晶室91，将CO2粒子推挤在一起且将液体推出浓缩浆料，产生固态CO2，优选地呈连续固态CO2物料流和富含甲烷的液态烃物料流147形式。
根据一个实施例，挤压机包含壳体，壳体包含至少一个用于排出富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口。壳体包含用于排出富含CO2的固体产物的挤压机出口155和至少一个用于排出富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口。一个或多个开口可以包含允许富含甲烷的液态烃通过但不允许富含CO2的固体产物通过的过滤器。
步骤(b3)接着包含经由至少一个用于排出富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口从挤压机(142)获得富含甲烷的液态烃物料流(147)。
壳体形成从与结晶室(91)的浓缩浆料出口(145)流体连通的挤压机入口向挤压机出口(155)的流动路径，挤压机包含至少部分安置于壳体中以将浓缩浆料(140)从结晶室(91)朝向挤压机出口机械推送的致动器，其中壳体包含一个用于排出富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口。
至少一个用于排出富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口优选地与携有在步骤(b2)中获自结晶室91的液态烃物料流(170)的管道流体连通，所述方法因此包含组合富含甲烷的液态烃物料流(147)与在步骤(b2)中获自结晶室91的液态烃物料流(170)。
图2显示如参看图1b在上文所述的方法和系统如何可以嵌入于一般以参考标号1提及的工艺/液化流程中的实施例。
工艺流程1包含压缩机2、热交换器3(“第一热交换器”)、扩张器4、第一分离器5、JT阀6、第二分离器7、LNG储存罐11、其它压缩机13和14、第二热交换器15、扩张器16和任选的甲醇分离器17。工艺流程可以包含除第一热交换器3和第二热交换器15以外的其它热交换器。优选地，第一热交换器3和第二热交换器15为独立热交换器。
在使用工艺流程1期间，提供受污染的含烃气体物料流10，所述气体物料流在压缩机2中压缩。压缩的受污染的含烃气体物料流20在第一热交换器3中冷却(以物料流30形式)，从而获得冷却的受污染的含烃气体物料流40。第一热交换器3为(如同第二热交换器15)间接热交换器；因此在物料流之间不发生直接接触，而是仅有热交换接触。
如图2的实施例中所示，将冷却的受污染的含烃物料流40传递至甲醇分离器17以分离先前注入(例如至物料流20中)的甲醇(以物料流50形式)以防止形成水合物。在甲醇分离器17之后，(甲醇耗尽的)冷却的受污染的含烃气体物料流以物料流60形式在扩张器4中进一步冷却，从而获得经部分液化物料流70。此部分液化物料流70在分离器5中分离，从而获得气态物料流80和液体物料流90。液体物料流90在JT阀6中扩张，从而获得如上文所述的多相受污染的含烃物料流100，将所述物料流传递至分离器7。
气态物料流80穿过第一热交换器3，从而获得经加热气态物料流270；必要时，一些惰性物质(如N2)可以(次)物料流280形式从加热的气态物料流270去除。由于物料流80用来冷却物料流30，这是“自动制冷”步骤。
经加热气态物料流270在压缩机13中压缩，从而获得经压缩气体物料流220。经压缩气体物料流220的部分230与受污染的含烃气体物料流20组合。
如图2的实施例中可见，使经压缩气体物料流220的部分240穿过第二热交换器15(并且在其中冷却)，从而获得经冷却压缩气体物料流250。经冷却压缩气体物料流250在扩张器16中扩张，从而获得经扩张气体物料流260。随后，经扩张气体物料流260与气态物料流80组合以形成物料流265。
此外，在图2的实施例中，气态物料流110以物料流190形式传递穿过第二热交换器15，从而获得第二经加热气态物料流200。第二经加热气态物料流200在压缩机14中压缩，从而获得第二经压缩气体物料流210；此第二经压缩气体物料流210与经加热气态物料流270组合(以形成物料流215)。
另外，蒸发气体物料流180获自LNG储存罐11，所述物料流可以与获自分离器7(在步骤(a')中)的气态物料流110组合。
因此，根据一个实施例，步骤(a)包含
(a1)提供受污染的含烃气体物料流(10、20)；
(a2)在第一热交换器(3)中冷却受污染的含烃气体物料流(20)，从而获得经冷却受污染的含烃物料流(40)；
(a3)在扩张器(4)中冷却所述经冷却受污染的含烃物料流(40)，从而获得部分液化的物料流(70)；
(a4)在分离器(5)中分离所述部分液化的物料流(70)，从而获得气态物料流(80)和液体物料流(90)；
(a5)扩张在步骤(a4)中获得的液体物料流(90)，从而获得多相受污染的含烃物料流(100)，所述多相受污染的含烃物料流(100)含有至少液相和固相，其中固相包含CO2粒子。多相受污染的含烃物料流(100)可以包含气相。
相比于部分液化的物料流，在步骤(a4)中获得的液态烃产物流可以含有更多CO2，如至少250ppm-mol，且可以包含更多C5+，如至少0.1mol％。
根据一个实施例，所述方法还包含
(d)传递在步骤(a4)中获得的气态物料流(80)穿过第一热交换器(3)，从而获得经加热气态物料流(270)；和
(e)压缩经加热气态物料流(270)，从而获得经压缩气体物料流(220)；以及
(f)组合步骤(e)中获得的经压缩气体物料流(220)与步骤(a1)中提供的受污染的含烃气体物料流(20)。
所属领域的技术人员应易于理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下作出许多修改。例如，在使用单词一个或多个步骤的情况下，应理解这并不暗示具体顺序。所述步骤可以任何合适的顺序应用，包括同时。

Claims (20)

1.一种用于从受污染的含烃物料流(10)分离CO2的方法；所述方法包含
(a)从所述受污染的含烃物料流(10)提供多相受污染的含烃物料流(100)，所述多相受污染的含烃物料流(100)含有至少液相和固相，其中所述固相包含CO2粒子；
(b1)将获自所述多相受污染的含烃物料流(100)的浆料物料流(120)馈入至结晶室(91)，所述结晶室(91)包含晶种粒子，所述晶种粒子包含CO2；
(b2)从所述结晶室(91)获得液态烃物料流(170)，从而在所述结晶室(91)中形成浓缩浆料(140)；
(b3)通过挤压机(142)从所述结晶室(91)去除所述浓缩浆料(140)且从所述挤压机(142)获得富含CO2的固体产物和富含甲烷的液态烃物料流(147)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包含
(b4)从(b3)中获得的所述富含CO2的固体产物获得CO2反馈物料流(141)，所述反馈物料流(141)包含CO2，
(b5)将所述CO2反馈物料流(141)馈回至反馈入口，所述反馈入口在所述结晶室(91)中或在所述结晶室(91)上游的位置处，以提供晶种粒子。
3.根据权利要求2所述的方法，其中(b5)中提供的所述晶种粒子的平均尺寸大于20微米。
4.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中(b4)包含获得包含CO2晶种粒子的CO2反馈物料流且(b5)包含将所述反馈物料流(141)传递至所述结晶室(91)中，以将所述晶种粒子提供至所述结晶室(91)。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其中(b4)包含使(b3)中获得的所述固态CO2破碎以形成所述晶种粒子。
6.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其中(b4)包含将例如液体天然气物料流的载体流体添加至所述反馈物料流(141)。
7.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中(b4)包含加热所述富含CO2的固体产物的至少一部分，从而产生富含液态CO2的物料流，且从所述富含液态CO2的物料流的至少一部分形成所述反馈物料流(141)，所述CO2晶种粒子由所述富含液态CO2的物料流形成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中(b5)包含将所述富含液态CO2的物料流喷洒至反馈位置中，从而产生晶种粒子。
9.根据权利要求7所述的方法，其中(b5)包含加工所述富含液态CO2的物料流以形成所述CO2晶种粒子和通过将所述CO2晶种粒子传递至结晶室(91)或结晶室(91)上游的位置而馈回所述CO2晶种粒子，以提供晶种粒子。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包含组合所述富含甲烷的液态烃物料流(147)和步骤(b2)中获得的所述液态烃物料流(170)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中(b2)还包含使获自所述结晶室的所述液态烃物料流(170)任选地与所述富含甲烷的液态烃物料流(147)组合经受精制处理(172)以获得精制的液态烃物料流(170')和残余物料流(175)，其中方法还包含
将所述精制的液态烃物料流(170')传递至LNG储存罐，和
任选地，将所述残余物料流(175)再循环至所述结晶容器，例如通过组合所述残余物料流(175)与所述反馈物料流(141)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述挤压机包含壳体，所述壳体包含至少一个用于排出所述富含甲烷的液态烃物料流(147)的开口。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)包含
(a1)提供受污染的含烃气体物料流(10、20)；
(a2)在第一热交换器(3)中冷却所述受污染的含烃气体物料流(20)，从而获得经冷却受污染的含烃物料流(40)；
(a3)在扩张器(4)中冷却所述经冷却受污染的含烃物料流(40)，从而获得部分液化的物料流(70)；
(a4)在分离器(5)中分离所述部分液化的物料流(70)，从而获得气态物料流(80)和液体物料流(90)；
(a5)扩张在步骤(a4)中获得的所述液体物料流(90)，从而获得所述多相受污染的含烃物料流(100)，所述多相受污染的含烃物料流(100)含有至少气相、液相和固相，其中所述固相包含CO2粒子。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包含
(d)传递在步骤(a4)中获得的所述气态物料流(80)穿过所述第一热交换器(3)，从而获得经加热气态物料流(270)；和
(e)压缩所述经加热气态物料流(270)，从而获得经压缩气体物料流(220)；以及
(f)组合步骤(e)中获得的所述经压缩气体物料流(220)与步骤(a1)中提供的所述受污染的含烃气体物料流(20)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述挤压机施加挤压力，所述挤压力将存在于所述浓缩浆料中的所述固相粒子推压在一起以形成较大CO2粒子、CO2块或(半)连续固态CO2产物物料流，且所述挤压力挤出存在于所述浓缩浆料中的液体，例如经由所述挤压机的所述壳体中的孔或过滤器。
16.一种用于从受污染的含烃物料流分离CO2的系统；所述系统包含适合于携载多相受污染的含烃物料流的管道(100)，所述多相受污染的含烃物料流含有至少液相和固相，其中所述固相包含CO2粒子，
包含结晶室(91)的固液分离器(9)，所述结晶室(91)包含
与所述管道(100)流体连通以接收获自所述多相受污染的含烃物料流的浆料物料流的浆料入口(120)，
用于从所述结晶室(91)排出液态烃物料流(170)的流体出口(174)，
浓缩浆料出口(145)，
经由所述浓缩浆料出口(145)与所述结晶室(91)流体连通以接收来自所述结晶室(91)的浓缩浆料(140)且排出富含CO2的固体产物和富含甲烷的液态烃物料流(147)的挤压机(142)。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述结晶室(91)包含顶部排气出口(122)。
18.根据权利要求16到17中任一项所述的系统，其中所述浆料入口(120)由具有排出开口(124)的降液管(123)形成，所述固液分离器(9)包含堰(92)，所述堰具有安置于所述排出开口(124)上方或下方的水平重力处的上边缘，其中用于从所述结晶室(91)排出所述液态烃物料流(170)的所述流体出口(174)安置于与所述降液管(124)的所述排出开口(124)相对的所述堰(92)的一侧。
19.根据权利要求16到18中任一项所述的系统，其中所述系统包含晶种粒子形成装置，如刮刀，其经布置以从获自所述挤压机的固态CO2获得晶种粒子，所述晶种粒子的平均尺寸大于100微米。
20.根据权利要求16到19中任一项所述的系统，其中所述挤压机在所述挤压机的壳体中包含孔或过滤器，通过所述孔或过滤器获得所述富含甲烷的液态烃物料流(147)。
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