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针对油气田含CO2天然气开发和CO2资源利用的需求,中凯化学开发的“膜法/变压吸附法脱除和回收天然气中CO2集成工艺”既能实现天然气中CO2的脱除从而得到合格的天然气产品,也能回收高纯度CO2(>98%),可用于三次采油或液化使用。
膜分离技术应用于天然气脱CO2,国外已有大量工业应用实例,技术较成熟,缺点是渗透气中还含有较高浓度的CH4,因此CH4回收率较低。采用创新的膜法/变压吸附法集成工艺后,CH4回收率大幅度提高(>99.5%)。膜法/吸附法集成工艺脱除和富集天然气中CO2流程为分三个模块:
首先,利用CO2更易透过膜的特性,天然气中的CO2富集在膜的渗透侧(膜渗透气),产品天然气(膜渗余气)中CO2含量降到3 vol%以下,同时也可脱掉饱和水;
然后,在变压吸附单元进一步吸附、回收膜渗透气中的CO2及饱和水,同时将天然气中的CO2脱除到3 vol%以下;
最后,变压吸附单元的提浓天然气与膜分离单元的产品天然气合并以作为合格的天然气回用。因所有原料气都经过了膜分离和(或)变压吸附处理,整个过程的CH4损失极低。
膜分离系统流程简图
变压吸附流程简图
CH4损失率小,CO2纯度高
CH4损失率小(<0.5%),回收的CO2纯度在98.0%以上。
能耗低
集成工艺充分利用天然气自身的压力,在膜分离单元中只有预处理部分、吹扫及仪表部分需要很少的耗能。膜分离单元渗透气的压力只要保持在0.45MPa~0.55MPa就可进入变压吸附单元,不要增加压缩机。对于吸附单元产品天然气,要使其达到管输要求,需增加压缩单元,但是整个系统能耗仍较低。
操作运行优势
设备简单安全、易操作、占地小,运行费用低,没有新污染物产生。根据原料量、天然气产品收率、纯度等要求的不同,可通过调节膜操作参数等方法来改变天然气中CO2的浓度及非渗透气流量。
技术成熟并具有创新性
膜法/吸附法工艺集成是国内首创,国际上也属创新工艺,具有很好的应用前景。该集成工艺也适合注CO2采油伴生气中CO2的脱除与再回收利用。另外,脱除天然气CO2的同时也能脱除天然气中的H2O,使其符合管输的露点要求,可省掉原井口或集气站脱水工艺,减少了投资和运行费用。