[发明专利]脱除并回收天然气中CO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够脱除并回收天然气中的CO₂(CO₂：≤ 40mol％)的工艺，在将天然气中CO₂体积含量降低到3.0％以下， 并同时使回收的CO₂纯度在98％以上。

背景技术

我国松辽、南海、四川、江苏等油气田的天然气中含有一定量的 CO₂，有的气井CO₂含量已超过95％。CO₂属于酸性气体，从天然气中 脱除CO₂的目的是增加天然气的热值、降低输送体积、减少输送和分 配过程中的腐蚀。我们国家标准是天然气中CO₂含量不超过3.0％，对 于以天然气为原料的化工工业中，CO₂的含量要更低。

注液化CO₂混相驱油是我国三次采油的重点开发工艺，这需大量 的CO₂。为保护环境要减少CO₂在大气中的排放，因此需要将天然气 中脱除的CO₂给以富集和回收。此外，注CO₂采油产生的伴生气中也 含有CO₂，也需要加以分离回收再利用。上述应用都要求尽快开展、 推广从天然气伴生气中脱除和回收CO₂的先进工艺技术。

我国变压吸附技术发展迅速已经成熟，已有CH₄和CO₂分离效率 高的吸附剂问世，而且有应用于天然气净化的实例。另外，气体膜用 于天然气脱碳，国外有很多工业应用实例，我国海南也有工业试验装 置在运行。

然而，目前还未有将变压吸附和膜分离技术结合用于从天然气中 分离和回收CO₂的技术出现，本方法在解决天然气脱除的CO₂同时， 还可以产生高纯度CO₂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱除并回收天然气中CO₂(CO₂含量 ≤40mol％)的方法，用于脱除天然气中CO₂并同时生产高纯度CO₂(CO₂含量≥98mol％)。

本发明的一种脱除并回收天然气中CO₂的方法，采用如下工艺流 程，包括：

先用膜分离器将CO₂摩尔含量≤40％的原料天然气中CO₂从天 然气中分离，使CO₂摩尔含量≤3.0％的产品天然气从膜分离器的 渗余侧排出，膜分离器的渗透侧排出富含CO₂的渗透气；

膜分离器渗透侧产生的渗透气再经过变压吸附装置，通过吸附 剂选择性吸附和真空解析进一步将CO₂分离出来，得到CO₂摩尔百 分含量≥98％CO₂产品，并同时使天然气被净化至CO₂摩尔百分含 量≤3.0％排出。

由于天然气中还含有甲醇蒸汽或固体粒子等有害杂质，为保证膜 分离器正常运转，天然气需要进行初脱固和气液分离处理。可以在所 述膜分离器的原料气进气端安装除雾器，使所述原料天然气在用膜分 离器分离之前还先用除雾器进行除雾处理，利用除雾器中装有的除雾 元件，除去可凝液沫、雾滴及可能被夹带的大于1μm的固体粒子。

进一步地，为防止膜污染，还可以包括过滤器，安装在所述膜 分离器进料端与所述除雾器气体出口之间的连接管路上，使所述原 料天然气在经除雾处理后进行膜分离之前还用凝结型过滤器除去大 于0.01μm的细微液体和有害杂质。过滤器可以采用三个凝结型过 滤器串连。

还可以包括一个预热器，安装在膜分离器的原料气进气端的管路 上，以使原料气进入膜分离器之前被加热至露点以上，远离露点，并 恒定膜分离系统的操作温度，预热器最好是安装在所述的过滤器与膜 分离器之间的管路上。

根据膜分离器的操作温度以及变压吸附装置操作温度的要求，可 以在膜分离器与变压吸附装置之间的管路上安装冷却器，以将膜分离 器渗透侧排出的渗透气冷却至变压吸附单元所需的进料温度。