強化采油伴生氣捕碳及輕烴回收工藝模擬

劉 冰, 安亞雄, 江 南, 汪亞燕, 邢 瑞, 張東輝, 徐鋮君

(1. 天津大學 化工學院 化學工程研究所, 化學工程聯合國家重點實驗室, 天津 300350;2. 中國石油天然氣股份有限公司福建銷售分公司投資工程處, 福建 福州 350003)

1 前 言

以CO2氣驅為代表的三次采油技術可以提高采油率，并永久封存部分CO2，實現了提高資源開采率和保護環境的雙重目標[1-3]。在三次采油過程中，溶解在原油中的CO2和輕烴解吸形成伴生氣[4]，處理方法主要有 3種：(1)火炬點燃法，通過火炬直接點燃，造成資源浪費并排放大量的溫室氣體[5-6]；(2)管道運輸法，通過管道送到精煉廠提純，降低管道內燃氣的品質，增加運輸負擔和腐蝕管道[7]；(3)產地預分離法，初步分離輕烴和CO2，CO2注入地下驅油，輕烴輸入管網。美國KPS公司提出了Ryan/Holmes工藝，可以分離 CO2和 C3+以下組分，CO2純度高達 90%，該流程能耗大，流程復雜[8]。張新軍等[9]采用碳酸鉀與哌嗪的復合溶液處理伴生氣，每升吸收液可吸收68.81L CO2。費維揚等[10]開發了一種新式的碳酸鉀水溶液捕集CO2的工藝，能耗降低20%。CHEN等[11]采用雙膜工藝從EOR伴生氣中回收輕烴，輕烴回收率大于60%。KHUNPOLGRANG等[12]以13X為吸附劑，處理簡化的EOR伴生氣，CH4收率為93%，CO2收率為90%。 KIM等[13]通過變壓吸附分離含54.9%CH4混合氣體，產品氣中CH4純度為97%，且CO2的回收率高于60%。變壓吸附法克服了吸收法引入雜質的缺點，投資費用和前處理要求低于膜分離，具有廣闊的應用前景[14]，但是目前研究以CO2/CH4兩組分為主，真實伴生氣分離的研究較少。因此，本文以EOR低品質伴生氣為原料氣，通過二階變壓吸附工藝回收部分輕烴，富集CO2重產品氣使其返注地下驅油或封存[15]。……