一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气体分离领域，具体涉及一种天然气、油田气中分离轻烃的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，天然气中乙烷和乙烷以上轻烃分离及回收工艺方法主要有油吸收法、低温 分离法和变压吸附法；油吸收法，利用不同烃类在吸收油中溶解度不同，从而将天然气中的 轻烃组分吸收分离，吸收油一般为石脑油、煤油、柴油或稳定凝析油等，其存在的问题是吸 收油相对分子质量越小，轻烃收率越高，同时吸收油蒸发损失越大；低温分离法是将原料气 冷却至-135°C以下，经冷凝、精馏分离，将乙烷等轻烃分离出来，该法轻烃回收率高，但因是 低温操作，材质要求高、设备投资高、能耗相对要高、开停车都不方便；变压吸附法，利用特 定的吸附剂对CH 4与其他烷烃吸附量的差异，达到轻烃与CH4分离的目的。
[0003] 变压吸附法流程简单、全自动化运行、可适应不同气源压力、操作费用低、开停车 方便，故变压吸附法应是天然气或油田气中轻烃回收诸方法中较好的一种方法；目前该方 法主要用于脱除天然气中的重烃，在脱除天然气中轻烃的应用较少，都是以脱出天然气中 的乙烷及乙烷以上的轻烃精制天然气为目的，天然气或油田气中乙烷及其他轻烃的含量， 乙烷是最多的，目前还没有主要针对于脱除和回收天然气中乙烷的方法。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用变压吸附工艺，用吸附剂对天然气、油田气中的 乙烷和乙烷以上的烷烃进行吸附；其特征在于：变压吸附所用吸附剂为硅胶和专用13X吸 附剂，吸附剂采用复合装填方式，硅胶装在吸附塔下段，专用13X吸附剂装在吸附塔上段， 对吸附的烷烃经解吸后加以回收。
[0005] 作为优选，吸附剂比例为硅胶：专用13X吸附剂=I :0.5~2.5 (重量比），硅胶与 专用13X的配装方式，是一种优势互补的装填，充分利用了专用13X吸附剂对C2+(乙烷）吸 附量大、C 2YCH4吸附比高，硅胶对C 3+(丙烷）、C4+( 丁烷）吸附量大、C3+/CH4、C4+/CH4吸附比 高的优点，使得吸附剂总使用量最低、分离效果最好，使得从天然气或油田气中分离C 2+及 C2+以上轻烃的PSA工艺变得最优。
[0006] 硅胶对0)2和H2O有很好的吸附能力，而且在抽真空解吸时，0) 2和H2O也能脱出， 专用13X也易吸COdPH2O,但解吸较难；当原料气中有少量COdPH 2O,装在塔下段硅胶将 它们吸附，起到了保护专用13X吸附剂的作用。
[0007] 作为优选，所述吸附塔个数多2个，每个吸附塔中在一次循环中依次经过吸附、均 压降、逆向压降、抽真空解吸、均压升、吸附尾气升压等工艺过程；具体过程如下：
[0008] (1)吸附：天然气或油田气在过程最高压力下通过吸附床，其中易吸附组份C2+及 C2+以上轻烃大部分被选择性吸附，不易吸附的CH4W气相中获得。
[0009] (2)均压降：吸附塔完成吸附后，将塔内压力顺着吸附进气方向进行逐级降压，塔 内顺向放出的气体，用于其他待升压塔的升压，当C 2+等易吸附组份的吸附前沿达到吸附塔 出口时，顺向降压终止。
[0010] ⑶逆向降压：吸附塔内的压力，逆着吸附进气方向降至接近大气压，部分易吸附 组份随压力下降而排出，若顺向降压至大气压时，不执行此步骤。
[0011] (4)抽真空解吸：利用真空泵将降压至接近大气压的塔，逆向进行抽真空 至-0. 07MPa~-0. 095MPa(G)，使被吸附的C2+等组份被抽出吸附塔，吸附剂获得再生。
[0012] (5)均压升：再生好的塔在进行下一轮吸附前，分别利用其他吸附塔顺向降压放 出的气体，先低后高逐级升压至平衡。
[0013] (6)吸附尾气升压：最后将均压升达到平衡的塔，用吸附尾气升压到吸附压力，一 个吸附周期完成，进入下一轮吸附。
[0014] 本发明可利用天然气或油田气原有的压力，对较宽的压力范围都能适应，因此本 发明对吸附压力不加限制。
[0015] 作为优选，专用13X吸附剂的组分及质量比为：13X原粉：高岭土 ：凹凸棒土：羧 甲基纤维素=100: (18 ~15) : (2 ~5) : (0· 3 ~0· 5)。
[0016] 作为优选，专用13X吸附剂的制备工艺为：
[0017] A、原料混合；
[0018] B、成型；
[0019] C、烘干；
[0020] D、热空气煅烧；
[0021] E、冷却；
[0022] F、密封包装；
[0023] 专用13X吸附剂制备过程为：原料混合、制球成型为φ?.6~2.8mm灰白色球珠、再 在干燥机中，用热空气加热到80°C~120°C，停留Ih~2h，将成型后半成品进行脱水、干燥。 干燥后的半成品在煅烧塔内用热空气加热到450°C~600°C，物料在塔内恒温区停留3h~ 4h，从塔底流出的高温产品经冷却到40°C~50°C，再密封包装；在冷却及包装中要用干燥 空气保护，隔离潮空气，以免专用13X吸附剂吸附水分而降低活性。
[0024] 作为优选，专用13X吸附剂制备工艺步骤C中烘干的温度为90°C，烘干时间为lh。
[0025] 作为优选，专用13X吸附剂制备工艺步骤D中煅烧的温度为550°C，煅烧时间为 3h〇
[0026] 作为优选，专用13X吸附剂制备工艺步骤E中冷却过程，是在干燥的冷空气条件下 冷却，冷却温度达到50°C后停止。
[0027] 变压吸附分离技术的核心是吸附剂，对于从天然气中分离出乙烷及乙烷以上轻 烃，希望吸附剂对欲分离的组份吸附得越多越好，而对〇1 4吸附得越少越好，这样可尽量减 少吸附剂用量，提高CH4与其他组份的分离度，使得投资费用降低，01 4收率提高，分离出的 乙烷及乙烷以上轻烃的浓度提高。
[0028] 本发明选用的吸附剂在0. lMPa、25°C、吸附4min、抽真空解吸4min条件下，对CH4、 C2H6、C3H8、Ii-C4H ltl (正丁烷）、i-C4H1(l (异丁烷）的静态吸附量，并换算成标准状态（0.0 MPa、 〇°C)下的吸附量列于下表1。
[0029] 表1.硅胶和专用13X吸附剂的静态吸附量
[0030]
【主权项】
1. 一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，采用变压吸附工艺，用吸附剂对天然 气、油田气中的乙烷和乙烷以上的烷烃进行吸附；其特征在于：所述变压吸附所用吸附剂 为硅胶和专用13X吸附剂；所述吸附剂采用复合装填方式，硅胶装在吸附塔下段，专用13X 吸附剂装在吸附塔上段，对吸附的烷烃经解吸后加以回收。
2. 根据权利要求1所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 吸附剂比例为硅胶：专用13X吸附剂=1 :0. 5~2. 5(重量比）。
3. 根据权利要求1所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 吸附塔个数多2个。
4. 根据权利要求3所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 吸附塔中在一次循环中依次经过吸附、均压降、逆向压降、抽真空解吸、均压升、吸附尾气升 压工艺过程。
5. 根据权利要求1所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所 述专用13X吸附剂的组分及质量比为：13X原粉：高岭土 ：凹凸棒土：羧甲基纤维素= 100: (18 ~15) : (2 ~5) : (0? 3 ~0? 5) 〇
6. 根据权利要求5所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 专用13X吸附剂的制备工艺为： A、 原料混合； B、 成型； C、 烘干； D、 热空气煅烧； E、 冷却； F、 密封包装。
7. 根据权利要求6所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 专用13X吸附剂制备工艺步骤C中烘干的温度为80°C~120°C，烘干时间为lh~2h。
8. 根据权利要求6所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 专用13X吸附剂制备工艺步骤D中煅烧的温度为450°C~600°C，煅烧时间为3h。
9. 根据权利要求6所述一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，其特征在于：所述 专用13X吸附剂制备工艺步骤E中的冷却，是在干燥的冷空气条件下冷却，冷却温度达到 40°C~50°C后停止。
【专利摘要】本发明公开了一种天然气、油田伴生气中回收轻烃的方法，采用变压吸附工艺，对吸附的轻烃采用解吸进行回收利用，采用硅胶和专用13X吸附剂复合装填，利用硅胶和专用13X吸附剂的优势互补，提高甲烷的收率和轻烃尤其是乙烷的回收率；本发明在天然气或油田气中的乙烷及乙烷以上的轻烃含量＞10％时，回收烃类的总浓度可达80％～90％，CH4收率≥95％；对C2+的吸附量达到52.77ml/g以上，C2+/CH4的吸附比＞5.7。
【IPC分类】B01D53-047
【公开号】CN104624017
【申请号】CN201510035607
【发明人】兰治淮, 郑勇, 李琳, 敬洪岑
【申请人】四川省达科特能源科技股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月23日