[发明专利]分子筛在天然气脱碳中的用途

说明书

本发明涉及呈附聚体形式的包含至少一种A型沸石的沸石吸附性材料的用途，其用于在变压方法和/或变温方法中的气相分离，特别地从天然气(NG)中分离二氧化碳(CO₂)。本发明还涉及一种采用所述沸石吸附性材料的用于使天然气脱二氧化碳的方法，并且该天然气脱二氧化碳装置包含所述沸石吸附性材料。

本发明涉及呈附聚体形式的包含至少一种A型沸石的沸石吸附性材料的用途，其用于在变压方法中(PSA(变压吸附，或英文为“Pressure Swing Adsorption”)类型或VSA(真空变压吸附，或英文为“Vacuum Swing Adsorption”)型或VPSA(两种前述方法的混合方法)类型或RPSA(快速变压吸附，或英文为“Rapid Pressure Swing Adsorption”)类型)，在TSA(变温吸附或英文为“Temperature Swing Adsorption”)类型的变温方法中和/或在PTSA(变压和变温吸附，或英文为“Pressure and Temperature Swing Adsorption”)类型的变压和变温方法中的气相分离，特别是天然气(GN)中二氧化碳(CO₂)的分离。

更特别地，本发明涉及上述定义的并包含钙或钙和钠的沸石吸附性材料的用途。

这些沸石吸附性材料的使用对于气相分离以及非常特别地对于在天然气中二氧化碳(CO₂)的分离是特别有利的，其中寻求传递动力学和吸附容积能力，它们是对于方法的有效性和整体生产率而言是决定性参数。

天然气用于各种应用中，并且它们的供应通常通过管线进行提供。在其它情况下，这种资源首先进行液化，然后以液化天然气(GNL)的形式输送。为避免损坏运输和液化的设备，GN必须分离出各种化合物，如水，CO₂和硫化氢(H₂S)。

关于CO₂，在天然气中的浓度可以在很宽比例内变化，特别是在0.1％至大于4％的范围内变化，取决于开采源和对气体已经进行的预处理。对于这种化合物在天然气中所要求的规格为，对于在管道中输送时为2％，和对于在GNL装置和浮式生产、储存和卸料装置(例如海上装置，FLNG(浮式液化天然气)、FPSO(浮式生产储存卸载)装置等)中存在的液化工艺的上游为50ppm。

因此已经开发了各种技术来去除在天然气中的CO₂，例如在化学或物理溶剂上的吸收，如例如在专利US3161461中所述。然而，这些溶剂的使用并不是容易进行的，特别是在封闭场所(其例如为FLNG，FPSO等)中。

膜系统也是用于分离在气体混合物中的CO₂的技术，如例如在文献US8192524和US2015/0059579中所述。但是，这些方法不允许达到对于天然气液化所要求的非常低的二氧化碳含量的规格。

因此，为了达到在天然气中低的二氧化碳含量(约几个ppm)，最通常采用通过吸附的分离方法。这些方法的灵活性和简单性对于它们的使用是一个优势，特别是在FPSO方面，它们可以用作为其它技术的补充。例如，文献US20140357925和US5411721提出了使用与TSA和PSA工艺连接的膜的从天然气分离CO₂。

由于材料的动力学和吸附能力是用于评估吸附方法的有效性和总体生产率的主要标准，因此已经作出了巨大努力来开发用于气相分离CO₂(更特别地用于分离在天然气中存在的CO₂)的更有效和长使用寿命的材料。

在天然气的脱碳方法中最普遍的沸石吸附性材料中，提出了并且可使用各种沸石的结构和组合。例如，专利GB1120483建议使用孔径大于4埃的沸石吸附性材料来纯化天然气。然而，该文献没有指出用于附聚沸石晶体的粘合剂的种类，并且也没有预期任何纯化性能的优化的可能性。

文献FR2618085描述了尤其使用5A型分子筛通过吸附二氧化碳来纯化空气和氢气，在该分子筛中附聚粘结剂是高岭石类粘土粘结剂。