[发明专利]从气态烃中脱除乙烷和乙烷以上烃类的方法

说明书

本发明是关于应用变压吸附技术从天然气或油田气中脱除乙烷和乙烷上烃类物质的方法。

天然气或油田气是一种应用广泛的化工原料，其主要组分是甲烷，另外还含有少量氮、二氧化碳、乙烷以及乙烷以上的烃类物质。一些化工过程对作为原料的天然气或油田气提出严格的要求。例如，由天然气制取甲烷氯化系列产品的这类加工过程。由三氯甲烷生产装置运行表明，天然气中乙烷含量小于100ppm情况下，粗氯液中难分离的杂质1，1-二氯乙烷含量明显下降，不仅减少了用于后续工序的蒸馏的蒸汽消耗，而且使最终产品三氯乙烷中1，1-二氯乙烷含量从1％以上，下降到600以下，产品质量显著提高。天然气或油田气的组成随气田或油田不同而异，典型组成为：

   天然气V％         油田气(v％)

CH₄     92～98        86～93

CO₂     0.1～0.5      0.1～0.5

N₂      1.5～2.0      1.5～2.0

C₂H₆   0.25～3.5     3.0～6.5

C₃～C₆ 0.15～2.0     0.5～5.0

H₂S     500ppm        500ppm

H₂O     饱和          饱和

从天然气或油田气中脱除乙烷和乙烷以上烃类物质，目前已在工业上应用的主要是低温分馏法和变温吸附法。这两种方法工艺成熟都能制得纯净的气体，且甲烷回收水平较高。但由于前一种方法需要在较高压力(＞5.0MPa)下操作，并配备一系列换热设备，因此工艺繁琐，运行费用和投资费用高。后一种方法对吸附了杂质的吸附剂(通常为活性炭)的再生需要加温而消耗大量蒸汽，并为保证吸附床加温冷却的时间，必须增大吸附床容积，因此运行费用和投资费用也较高。

变压吸附法用于分离具有选择性吸附组分的气体混合物是众所周知的。变压吸附技术工艺简单、整个装置在环境温度下操作，它的短周期吸附特性、提高了吸附剂的利用率，与变湿吸附法比较，相应减少了吸附剂用量且吸附剂的再生不需要加热和冷却。

本发明的目的在于采用多床变压吸附工艺从天然油气或油田气中脱除乙烷和乙烷以上烃类物质，获得乙烷和乙烷以上烃类物质含量小于0.5v％或更低的纯净气体。

本发明的另一目的在于提供为达到上述目的所适用的吸附剂种类和这些吸附剂在吸附床内的配比以及装填方法。

多床变压吸附工艺实施已由早先的四床流程发展到由十至十二个吸附床组成的流程。美国专利(3430418、3554816、3386842)分别详细描述了配备有四个、五个、八个、九个、十个吸附床的变压吸附工作过程。

这些专利所描述的变压吸附工艺中，每个吸附床包括有以下工作步骤：

1、吸附：气体混合物在过程最高压力下通过吸附床，其中易吸附杂质组分被选择性吸附，难吸附的产品组分从气相中获得。

2、顺向放压：吸附床停止吸附，床内压力顺着吸附流动的方向进行逐级降压，顺向放压所排出的气体分别用于其它吸附床的升压和冲洗。当易吸附组分的吸附前沿到达吸附床出口端时，顺向放压终止。

3、逆向放压：吸附床内剩余压力逆着吸附流动的方向降到过程的最低压力。床内被吸附剂吸附的杂质组分随着压力下降而释放排出。

4、冲洗：利用另一吸附床顺向放压步骤排出的压力较低部分的难吸附组分气体在过程最低压力下对吸附床进行冲洗，进一步清除残留于吸附床内的易吸附组分。吸附床获得再生。

5、升压：再生好的吸附床在进行下一步吸附之前，分别利用其它吸附床顺向放压压力较高部分的难吸附组分、先低后高地进行逐级升压。最后直接用作为产品的难吸附组分升压到吸附压力。接着重复上述步骤循环操作。