从粗二氧化碳流体中回收烃的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及从包含c1+烃化合物和至少一种非烃"重质"杂质的粗二氧化碳流体中 回收c3+烃化合物的方法。本发明在加工粗二氧化碳气体以便在用于提取原油的二氧化碳 强化采油（enhancedoilrecovery,E0R)工艺中再循环方面具有特定的应用。
【背景技术】
[0002] 在二氧化碳E0R工艺中，将二氧化碳注入老化油田中以提取比通过常规水驱 (waterflooding)可以提取的油多的油。随着从油田中提取出来,将溶解于油中的二氧 化碳回收、再压缩并再循环到油田。再循环的二氧化碳会含有显著量的天然气液态产物 (NGL)。在再循环的二氧化碳中的NGL的价值可达到在经济上适宜回收这些烃以出售的水 平。
[0003] 通常已知从由E0R工艺得到的粗二氧化碳中回收烃并使二氧化碳再循环到E0R工 艺。先前尝试开发合适方法的实例包括US4753666A(Pastor等；1988)，其公开了在单塔 中蒸馏富含烃的二氧化碳气体以产生NGL(C4+)流和基本上含有所有二氧化碳、甲烷、乙烷、 丙烷和硫化氢的塔顶流。将外部丙烷制冷系统用于冷凝器且塔底再沸器维持塔底温度在约 360 (182°C)下。该方法由于使用外部制冷系统而效率低下且昂贵。另外，有价值的丙 烷组分在该方法也会损失并随二氧化碳再循环流一起再次注入。此外，对于塔底再沸器存 在相对较高的负荷需求，这通过热油体系或蒸汽提供。
[0004] 另一实例公开在W02010/076282A(Marsh;2010)中。在该方法中，在蒸馏塔之前 设置焦耳-汤姆逊（Joule-Thomson)阀门和低温分离器，以将较重的组分（C5+)冷却、冷凝 并将其从伴生气体中分离。随后将(：5-(： 6烃从蒸馏塔的底部选择性地回收。将含有(^-(；烃 的二氧化碳从分离器的顶部和蒸馏塔的顶部回收并送回到注入井中。存在放置在蒸馏塔的 底部的再沸器。该方法的缺点在于有价值的丙烷和丁烷组分未被回收并随二氧化碳流一起 再循环。另外，全部原料在经过焦耳-汤姆逊阀门之前被压缩，因此该方法具有高功率消 耗。对于塔底再沸器也存在相对较高的负荷需求。
[0005]US8505332A(Prim等；2013)及其继续申请US2011/00197629A描述了二级蒸馏方 法，其将在E0R工艺中再循环的富烃二氧化碳流分离成纯化的二氧化碳气体、重NGL(C4+) 流和轻NGL(C3-C4)流。第一蒸馏塔以20-35%的(：3回收率从伴生气体中分离C3+。将塔底 液体送到胺单元以除去保留在NGL中的一种或多种酸性气体。随后将纯化的NGL送到第二 塔以从较重组分中分离(：3-(；。然而，该方法由于使用外部制冷系统而效率低下且昂贵。另 外，将外部溶剂来用于酸性气体去除。对于塔底再沸器也存在相对较高的负荷需求，这通过 热油体系提供。
[0006] 需要开发从来自E0R工艺的粗二氧化碳再循环流中回收C3+烃的方法，其是简单、 有效的且能够在降低的资本和操作成本下优化总体烃生产。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的在于提供从粗二氧化碳流体中回收C3+烃化合物的方法。
[0008] 本发明的优选实施方案的一个目的在于提供从E0R工艺中的二氧化碳再循环流 中回收C3+:径化合物的方法。
[0009] 本发明的优选实施方案的一个目的还在于简化C3+烃化合物从E0R工艺中的二氧 化碳再循环流中的回收。
[0010] 另外，本发明的优选实施方案的一个目的在于改善用于从E0R工艺中的二氧化碳 再循环流中回收c3+:径化合物的方法的效率。
[0011] 本发明的优选实施方案的另一目的在于能够理想地在与现有技术方法相比降低 的资本和/或操作成本成本下优化E0R工艺中的总体烃生产。
[0012] 根据本发明的第一方面，提供从包含c1+烃化合物和至少一种非烃"重质"杂质的 粗二氧化碳流体中回收c3+烃化合物的方法，所述方法包括： 将粗二氧化碳流体进料到用于蒸馏的蒸馏塔系统中以产生包含(;-(:3烃化合物和所述 非烃"重质"杂质的富含二氧化碳的塔顶蒸气和富含c3+烃的塔底液体； 通过经由间接热交换使所述富含c3+烃的塔底液体的至少一部分和在所述蒸馏塔系统 中或从所述蒸馏塔系统中取得的至少一种中间液体至少部分地蒸发而使所述蒸馏塔系统 再沸，以提供用于所述蒸馏塔系统的蒸气； 通过间接热交换冷却并至少部分地冷凝富含二氧化碳的塔顶蒸气和/或由此产生的 压缩的富含二氧化碳的再循环气体，以产生至少部分冷凝的富含二氧化碳的气体；和 将所述至少部分冷凝的富含二氧化碳的气体的至少一部分作为回流提供给所述蒸馏 塔系统。
[0013] 本发明的优选实施方案包括改善用于二氧化碳E0R工艺的二氧化碳加工方案的 热综合利用以降低通过蒸馏分离二氧化碳和NGL的能量需求且优选使该能量需求减至最 小。
[0014] 在一些实施方案中，将粗二氧化碳气体从原油中分离，且其包含NGL、甲烷和其他 杂质，诸如氮气和硫化氢。将该粗气体进料到蒸馏塔系统并分离以形成富含二氧化碳的塔 顶气体和富含C3+烃的液体。所述富含二氧化碳的塔顶气体包含至少基本上所有来自进料 的氮气、硫化氢、甲烷和乙烷以及一部分丙烷。所述富含二氧化碳的气体从所述蒸馏塔系统 的顶部回收且通常将一部分进一步压缩以便再注入。将所述气体的剩余部分用于二氧化碳 热泵中以提供用于所述蒸馏塔系统的沸腾和冷凝。所述塔系统还具有至少一个塔侧再沸 器，其通过冷凝所述热泵的再循环流的一部分来加热以降低塔底再沸器的热负荷需求。
[0015] 使用二氧化碳作为热泵循环中的制冷流体可消除对于外部制冷的需要。来自单独 的火焰加热器的压缩热和/或能量可提供塔再沸器负荷。
[0016] 富含C3+经的物流可作为NGL产物直接出售。然而，本发明的任选方面在于，可将所 述NGL的全部或一部分共混到来自E0R工艺（或来自其他来源）的油中以增加采出油的总 量。如果所述NGL的一部分将与所述油共混，则可基于API比重、雷德蒸气压（ReidVapor Pressure)和/或对共混油的粘度限制来控制所述NGL的分流。提供不同的共混策略以改 善并优选最大化最终产物的经济价值。
【附图说明】
[0017] 图1为描述本发明的一个实施方案的流程图，包括单级二氧化碳热泵循环和具有 塔侧再沸器的蒸馏塔，其中富含C3+烃的塔底液体在稳定塔中分离成"轻质"烃产物和"重 质"烃产物； 图2(a)为描述图1的蒸馏塔的不同配置的流程图，其中用于冷却并冷凝塔顶蒸气的制 冷负荷的一部分通过外部丙烷制冷循环提供； 图2(b)为描述图1的蒸馏塔的另一配置的流程图，其中冷却并冷凝在热泵中的再循环 气体所需要的制冷负荷通过外部丙烷制冷循环提供； 图2(c)为描述图1的蒸馏塔的再一配置的流程图，其中热泵循环包括两种再循环压 力； 图3(a)为描述图1的稳定塔的流程图，其中将"重质"烃产物与原油共混； 图3(b)为描述不同配置的流程图，其中将中间烃产物与原油共混且将"重质"烃产物 与"轻质"烃产物共混； 图3(c)为描述再一配置的流程图，其中将"重质"烃产物与原油和"轻质"烃产物两者 共混； 图4为描述在图1中描述的实施方案的改进形式的流程图，其中使一部分"重质"烃产 物从稳定塔系统再循环到蒸馏塔； 图5为描述在图1中描述的实施方案的改进形式的流程图，其中用于热泵循环的工作 流体为从蒸馏塔的中间级取得的流体；及 图6为描述在图1中描述的实施方案的改进形式的流程图，其中蒸馏塔系统为并列配 置的分流塔。
【具体实施方式】
[0018] 除非另外明确陈述，否则在本文中提到的所有压力都是绝对压力，而不是表压。另 外，除非上下文中很明显仅指单数或复数个对象，否则所提到的单数都应该解释为包括复 数个对象，反之亦然。另外，除非另外明确陈述，否则流体组成是以基于"干重"计的摩尔％， 即从计算中排除任何水含量。实际上，为了避免操作问题，水含量必须充分地低，典型地不 超过lOppm，从而避免在工艺的冷端冻结和/或形成水合物。
[0019] 方法综述 本发明涉及从包含C1+烃化合物和至少一种非烃"重质"杂质的粗二氧化碳流体中回收c3+烃化合物的方法。
[0020] 所述方法包括将干燥的粗二氧化碳流体进料到用于蒸馏的蒸馏塔系统中以产生 包含烃化合物和所述非烃"重质"杂质的富含二氧化碳的塔顶蒸气和富含C3+经的塔 底液体。该蒸馏塔系统通过经由间接热交换至少部分地蒸发所述富含C3+经的塔底液体的 至少一部分和在该蒸馏塔系统中或从蒸馏塔系统中取得的至少一种中间液体来再沸，以提 供用于该蒸馏塔系统的蒸气。富含二氧化碳的塔顶蒸气和/或由此产生的压缩的富含二氧 化碳的再循环气体通过间接热交换冷却并至少部分地冷凝，以产生至少部分冷凝的富含二 氧化碳的气体，将其至少一部分作为回流提供给该蒸馏塔系统。
[0021] 该方法在E0R工艺中具有特定的应用。"E0R"为可用于增加可从油田中提取的原 油的量的技术的通称。气体注入或混溶驱动（miscibleflooding)是目前在E0R中最常用 的方法。这些是注入方法的通称，其中将处于负压的可混溶的气体引入储层中。混溶驱替 方法维持储层压力并改善原油驱替。最常用于混溶驱替的气体为二氧化碳，因为其降低油 粘度且比使用液化石油气体（LPG)更低廉。溶解在提取油中的二氧化碳通过使油膨胀以使 溶解的气体脱附来回收，随后可将其加工以回收有价值的烃。随后可使C3+烃贫化二氧化碳 再循环到同一EOR工艺中，或用于不同的EOR工艺中。
[0022] 在整个说明书中，术语"Cn"和"Cn+"视情况用以指具体的烃或烃组，其中"n"是指 在分子中的碳原子数。例如，"C1+烃"为具有一个或多个碳原子的烃，且"C3+烃"为具有三 个或更多个碳原子的烃。具有三个或更多个碳原子的烃具有异构形式。术语"Cn"和"Cn+" 并不用以区别烃的异构形式。在提到特定的异构体时，使用常用的命名。例如，"n-C4"是指