從粗二氧化碳流體中回收烴的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及從包含c1+烴化合物和至少一種非烴"重質(zhì)"雜質(zhì)的粗二氧化碳流體中 回收c3+烴化合物的方法。本發(fā)明在加工粗二氧化碳?xì)怏w以便在用于提取原油的二氧化碳 強(qiáng)化采油（enhancedoilrecovery,E0R)工藝中再循環(huán)方面具有特定的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在二氧化碳E0R工藝中，將二氧化碳注入老化油田中以提取比通過常規(guī)水驅(qū) (waterflooding)可以提取的油多的油。隨著從油田中提取出來,將溶解于油中的二氧 化碳回收、再壓縮并再循環(huán)到油田。再循環(huán)的二氧化碳會(huì)含有顯著量的天然氣液態(tài)產(chǎn)物 (NGL)。在再循環(huán)的二氧化碳中的NGL的價(jià)值可達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上適宜回收這些烴以出售的水 平。
[0003] 通常已知從由E0R工藝得到的粗二氧化碳中回收烴并使二氧化碳再循環(huán)到E0R工 藝。先前嘗試開發(fā)合適方法的實(shí)例包括US4753666A(Pastor等；1988)，其公開了在單塔 中蒸餾富含烴的二氧化碳?xì)怏w以產(chǎn)生NGL(C4+)流和基本上含有所有二氧化碳、甲烷、乙烷、 丙烷和硫化氫的塔頂流。將外部丙烷制冷系統(tǒng)用于冷凝器且塔底再沸器維持塔底溫度在約 360 (182°C)下。該方法由于使用外部制冷系統(tǒng)而效率低下且昂貴。另外，有價(jià)值的丙 烷組分在該方法也會(huì)損失并隨二氧化碳再循環(huán)流一起再次注入。此外，對(duì)于塔底再沸器存 在相對(duì)較高的負(fù)荷需求，這通過熱油體系或蒸汽提供。
[0004] 另一實(shí)例公開在W02010/076282A(Marsh;2010)中。在該方法中，在蒸餾塔之前 設(shè)置焦耳-湯姆遜（Joule-Thomson)閥門和低溫分離器，以將較重的組分（C5+)冷卻、冷凝 并將其從伴生氣體中分離。隨后將(：5-(： 6烴從蒸餾塔的底部選擇性地回收。將含有(^-(；烴 的二氧化碳從分離器的頂部和蒸餾塔的頂部回收并送回到注入井中。存在放置在蒸餾塔的 底部的再沸器。該方法的缺點(diǎn)在于有價(jià)值的丙烷和丁烷組分未被回收并隨二氧化碳流一起 再循環(huán)。另外，全部原料在經(jīng)過焦耳-湯姆遜閥門之前被壓縮，因此該方法具有高功率消 耗。對(duì)于塔底再沸器也存在相對(duì)較高的負(fù)荷需求。
[0005]US8505332A(Prim等；2013)及其繼續(xù)申請(qǐng)US2011/00197629A描述了二級(jí)蒸餾方 法，其將在E0R工藝中再循環(huán)的富烴二氧化碳流分離成純化的二氧化碳?xì)怏w、重NGL(C4+) 流和輕NGL(C3-C4)流。第一蒸餾塔以20-35%的(：3回收率從伴生氣體中分離C3+。將塔底 液體送到胺單元以除去保留在NGL中的一種或多種酸性氣體。隨后將純化的NGL送到第二 塔以從較重組分中分離(：3-(；。然而，該方法由于使用外部制冷系統(tǒng)而效率低下且昂貴。另 外，將外部溶劑來用于酸性氣體去除。對(duì)于塔底再沸器也存在相對(duì)較高的負(fù)荷需求，這通過 熱油體系提供。
[0006] 需要開發(fā)從來自E0R工藝的粗二氧化碳再循環(huán)流中回收C3+烴的方法，其是簡(jiǎn)單、 有效的且能夠在降低的資本和操作成本下優(yōu)化總體烴生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供從粗二氧化碳流體中回收C3+烴化合物的方法。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)目的在于提供從E0R工藝中的二氧化碳再循環(huán)流 中回收C3+:徑化合物的方法。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)目的還在于簡(jiǎn)化C3+烴化合物從E0R工藝中的二氧 化碳再循環(huán)流中的回收。
[0010] 另外，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)目的在于改善用于從E0R工藝中的二氧化碳 再循環(huán)流中回收c3+:徑化合物的方法的效率。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的另一目的在于能夠理想地在與現(xiàn)有技術(shù)方法相比降低 的資本和/或操作成本成本下優(yōu)化E0R工藝中的總體烴生產(chǎn)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供從包含c1+烴化合物和至少一種非烴"重質(zhì)"雜質(zhì)的 粗二氧化碳流體中回收c3+烴化合物的方法，所述方法包括： 將粗二氧化碳流體進(jìn)料到用于蒸餾的蒸餾塔系統(tǒng)中以產(chǎn)生包含(;-(:3烴化合物和所述 非烴"重質(zhì)"雜質(zhì)的富含二氧化碳的塔頂蒸氣和富含c3+烴的塔底液體； 通過經(jīng)由間接熱交換使所述富含c3+烴的塔底液體的至少一部分和在所述蒸餾塔系統(tǒng) 中或從所述蒸餾塔系統(tǒng)中取得的至少一種中間液體至少部分地蒸發(fā)而使所述蒸餾塔系統(tǒng) 再沸，以提供用于所述蒸餾塔系統(tǒng)的蒸氣； 通過間接熱交換冷卻并至少部分地冷凝富含二氧化碳的塔頂蒸氣和/或由此產(chǎn)生的 壓縮的富含二氧化碳的再循環(huán)氣體，以產(chǎn)生至少部分冷凝的富含二氧化碳的氣體；和 將所述至少部分冷凝的富含二氧化碳的氣體的至少一部分作為回流提供給所述蒸餾 塔系統(tǒng)。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案包括改善用于二氧化碳E0R工藝的二氧化碳加工方案的 熱綜合利用以降低通過蒸餾分離二氧化碳和NGL的能量需求且優(yōu)選使該能量需求減至最 小。
[0014] 在一些實(shí)施方案中，將粗二氧化碳?xì)怏w從原油中分離，且其包含NGL、甲烷和其他 雜質(zhì)，諸如氮?dú)夂土蚧瘹洹⒃摯謿怏w進(jìn)料到蒸餾塔系統(tǒng)并分離以形成富含二氧化碳的塔 頂氣體和富含C3+烴的液體。所述富含二氧化碳的塔頂氣體包含至少基本上所有來自進(jìn)料 的氮?dú)?、硫化氫、甲烷和乙烷以及一部分丙烷。所述富含二氧化碳的氣體從所述蒸餾塔系統(tǒng) 的頂部回收且通常將一部分進(jìn)一步壓縮以便再注入。將所述氣體的剩余部分用于二氧化碳 熱泵中以提供用于所述蒸餾塔系統(tǒng)的沸騰和冷凝。所述塔系統(tǒng)還具有至少一個(gè)塔側(cè)再沸 器，其通過冷凝所述熱泵的再循環(huán)流的一部分來加熱以降低塔底再沸器的熱負(fù)荷需求。
[0015] 使用二氧化碳作為熱泵循環(huán)中的制冷流體可消除對(duì)于外部制冷的需要。來自單獨(dú) 的火焰加熱器的壓縮熱和/或能量可提供塔再沸器負(fù)荷。
[0016] 富含C3+經(jīng)的物流可作為NGL產(chǎn)物直接出售。然而，本發(fā)明的任選方面在于，可將所 述NGL的全部或一部分共混到來自E0R工藝（或來自其他來源）的油中以增加采出油的總 量。如果所述NGL的一部分將與所述油共混，則可基于API比重、雷德蒸氣壓（ReidVapor Pressure)和/或?qū)不煊偷恼扯认拗苼砜刂扑鯪GL的分流。提供不同的共混策略以改 善并優(yōu)選最大化最終產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【附圖說明】
[0017] 圖1為描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，包括單級(jí)二氧化碳熱泵循環(huán)和具有 塔側(cè)再沸器的蒸餾塔，其中富含C3+烴的塔底液體在穩(wěn)定塔中分離成"輕質(zhì)"烴產(chǎn)物和"重 質(zhì)"烴產(chǎn)物； 圖2(a)為描述圖1的蒸餾塔的不同配置的流程圖，其中用于冷卻并冷凝塔頂蒸氣的制 冷負(fù)荷的一部分通過外部丙烷制冷循環(huán)提供； 圖2(b)為描述圖1的蒸餾塔的另一配置的流程圖，其中冷卻并冷凝在熱泵中的再循環(huán) 氣體所需要的制冷負(fù)荷通過外部丙烷制冷循環(huán)提供； 圖2(c)為描述圖1的蒸餾塔的再一配置的流程圖，其中熱泵循環(huán)包括兩種再循環(huán)壓 力； 圖3(a)為描述圖1的穩(wěn)定塔的流程圖，其中將"重質(zhì)"烴產(chǎn)物與原油共混； 圖3(b)為描述不同配置的流程圖，其中將中間烴產(chǎn)物與原油共混且將"重質(zhì)"烴產(chǎn)物 與"輕質(zhì)"烴產(chǎn)物共混； 圖3(c)為描述再一配置的流程圖，其中將"重質(zhì)"烴產(chǎn)物與原油和"輕質(zhì)"烴產(chǎn)物兩者 共混； 圖4為描述在圖1中描述的實(shí)施方案的改進(jìn)形式的流程圖，其中使一部分"重質(zhì)"烴產(chǎn) 物從穩(wěn)定塔系統(tǒng)再循環(huán)到蒸餾塔； 圖5為描述在圖1中描述的實(shí)施方案的改進(jìn)形式的流程圖，其中用于熱泵循環(huán)的工作 流體為從蒸餾塔的中間級(jí)取得的流體；及 圖6為描述在圖1中描述的實(shí)施方案的改進(jìn)形式的流程圖，其中蒸餾塔系統(tǒng)為并列配 置的分流塔。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 除非另外明確陳述，否則在本文中提到的所有壓力都是絕對(duì)壓力，而不是表壓。另 外，除非上下文中很明顯僅指單數(shù)或復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)象，否則所提到的單數(shù)都應(yīng)該解釋為包括復(fù) 數(shù)個(gè)對(duì)象，反之亦然。另外，除非另外明確陳述，否則流體組成是以基于"干重"計(jì)的摩爾％， 即從計(jì)算中排除任何水含量。實(shí)際上，為了避免操作問題，水含量必須充分地低，典型地不 超過lOppm，從而避免在工藝的冷端凍結(jié)和/或形成水合物。
[0019] 方法綜述 本發(fā)明涉及從包含C1+烴化合物和至少一種非烴"重質(zhì)"雜質(zhì)的粗二氧化碳流體中回收c3+烴化合物的方法。
[0020] 所述方法包括將干燥的粗二氧化碳流體進(jìn)料到用于蒸餾的蒸餾塔系統(tǒng)中以產(chǎn)生 包含烴化合物和所述非烴"重質(zhì)"雜質(zhì)的富含二氧化碳的塔頂蒸氣和富含C3+經(jīng)的塔 底液體。該蒸餾塔系統(tǒng)通過經(jīng)由間接熱交換至少部分地蒸發(fā)所述富含C3+經(jīng)的塔底液體的 至少一部分和在該蒸餾塔系統(tǒng)中或從蒸餾塔系統(tǒng)中取得的至少一種中間液體來再沸，以提 供用于該蒸餾塔系統(tǒng)的蒸氣。富含二氧化碳的塔頂蒸氣和/或由此產(chǎn)生的壓縮的富含二氧 化碳的再循環(huán)氣體通過間接熱交換冷卻并至少部分地冷凝，以產(chǎn)生至少部分冷凝的富含二 氧化碳的氣體，將其至少一部分作為回流提供給該蒸餾塔系統(tǒng)。
[0021] 該方法在E0R工藝中具有特定的應(yīng)用。"E0R"為可用于增加可從油田中提取的原 油的量的技術(shù)的通稱。氣體注入或混溶驅(qū)動(dòng)（miscibleflooding)是目前在E0R中最常用 的方法。這些是注入方法的通稱，其中將處于負(fù)壓的可混溶的氣體引入儲(chǔ)層中?；烊茯?qū)替 方法維持儲(chǔ)層壓力并改善原油驅(qū)替。最常用于混溶驅(qū)替的氣體為二氧化碳，因?yàn)槠浣档陀?粘度且比使用液化石油氣體（LPG)更低廉。溶解在提取油中的二氧化碳通過使油膨脹以使 溶解的氣體脫附來回收，隨后可將其加工以回收有價(jià)值的烴。隨后可使C3+烴貧化二氧化碳 再循環(huán)到同一EOR工藝中，或用于不同的EOR工藝中。
[0022] 在整個(gè)說明書中，術(shù)語"Cn"和"Cn+"視情況用以指具體的烴或烴組，其中"n"是指 在分子中的碳原子數(shù)。例如，"C1+烴"為具有一個(gè)或多個(gè)碳原子的烴，且"C3+烴"為具有三 個(gè)或更多個(gè)碳原子的烴。具有三個(gè)或更多個(gè)碳原子的烴具有異構(gòu)形式。術(shù)語"Cn"和"Cn+" 并不用以區(qū)別烴的異構(gòu)形式。在提到特定的異構(gòu)體時(shí)，使用常用的命名。例如，"n-C4"是指