用於處理離開井場的回流流體的方法和系統與流程

2023-05-09 05:33:21

發明領域.本發明涉及一種用於處理在刺激地下層之後離開井場（即單個井和叢式井）的回流流體的方法和系統。更具體而言，本發明涉及回收回流流體，並且將它分離成富二氧化碳產品流和貧二氧化碳流，並且繼續分離直到在回流流中的二氧化碳濃度減小至50-80mol%的範圍。其後，較低濃度二氧化碳的回流流繼續被分離成富二氧化碳流和富烴產品流。所述系統包括若干生產單元，其可以單獨和組合放置在一個或多個可移動裝置上。相關技術描述使用水、二氧化碳和其他載體流體的各種地下層的壓裂已經實踐了一段時間。本領域的那些技術人員將理解如本文使用的壓裂流體、載體氣體或簡單氣體(simplygas)是指液相、氣相或它們的組合。用二氧化碳(CO2)載體流體刺激/壓裂的井通常需要大量的液態CO2，其經常在離傳統CO2源的顯著距離處。液態CO2的運輸成本與離CO2源的距離直接相關。通常，用CO2基壓裂流體（其可以包括水或一些其他流體）刺激的井在任何固體、液體和/或油的分離之後排出初始粗流體（也稱為回流流體），所述初始粗流體是壓裂流體CO2和儲層流體的混合物，並且在混合物中的壓裂流體的濃度在某個時間段內逐漸下降至儲層流體的典型值。因此，回流流體將含有天然氣、其他烴和汙染物，諸如硫化氫(H2S)、水(H2O)和CO2。因此，來自新壓裂井的回流流體的CO2可以回收並且液化，其可以用於壓裂附近的井並且減少提供大量液態CO2至常位於遠端的井的後勤問題。來自用CO2基壓裂流體刺激的井的回流流體的組合物是壓裂流體與在壓裂發生之前在地質層中的流體的共混物。壓裂流體與來自地質層的流體的比率初始高，並且在一段時間後逐漸下降。在CO2基壓裂和來自井的回流的初始化之後，在氣體可被送至下遊加工設備或管線之前，由於在回流氣體中的CO2濃度高於來自儲層的期望濃度，通常有5-30天的延遲（在一些情況下差不多90天）。下遊加工設備或管線氣體的CO2濃度需要通常在2-10mol%的範圍內。通常，在回流流體中的CO2濃度以高濃度(>90%)開始並且逐漸下降，如圖1中所示。直到來自井的流體低於最大規定CO2濃度，它不能作為產品送至下遊加工設備或管線。因此，流體/氣體通常被排出或燃燒直到它滿足CO2濃度規格，在該點處它可以用作產品。當回流流體含有>70%CO2時，燃燒操作需要添加天然氣以維持或使燃燒操作自身可持續。因此，在來自井的流體中含有的有價值的烴初始廢棄，並且使用額外的天然氣。在相關領域中，已經考慮髒的回流流體的淨化。例如，Strahan的美國專利號6,955,704B1和7,252,700B1考慮淨化來自新刺激井的髒的氣體，其中將這類流體傳送(routed)到可移動氣體分離器，其中二氧化碳、硫化氫和水被除去，並且氣態天然氣（假定滿足規格）經由管線送至顧客。儘管如此，相關技術未強調當在回流流體中的CO2的濃度高時，在刺激井之後立即加工和回收CO2，以及當在回流流體中的CO2的濃度下降低於某一水平時，切換至CO2排除(rejection)模式，以便於可以回收烴流體。此外，相關技術未強調使用膜，所述膜可以用於C2+烴濃度高的回流流體，並且允許這些高價值化合物以液體形式回收。為克服相關技術的缺點，本發明的目的分別是(a)降低提供用於井壓裂的CO2的成本、(b)降低在燃燒操作期間的天然氣消耗、和(c)回收氣態和液態烴。本發明提供直接在井的壓裂之後連續並且主要以兩種模式的系統的操作。在第一模式中，在回流流體中的CO2的濃度比較高的地方分離並且回收CO2。在第二模式中，在回流流體中的CO2的濃度減小至預定水平的濃度的地方，系統繼續分離送至廢物或火炬(flare)的富集CO2的流，而一種或更多種富集烴的流作為產品回收。本發明的其他目的和方面對於本領域的普通技術人員在閱讀說明書、附圖和本文所附的權利要求書後會變得顯而易見。技術實現要素：根據本發明的一個方面，提供處理在刺激地下層之後離開井場的回流流體的方法。所述方法包括：加工離開井場的回流流體，並且將回流流體分離成富二氧化碳流和貧二氧化碳流，其中所述富二氧化碳流進一步加工以形成二氧化碳液態產品，而貧二氧化碳流用於下遊加工中以有助於形成二氧化碳液態產品；繼續將回流流體分離成富二氧化碳流和貧二氧化碳流直到在回流氣體中的二氧化碳濃度減小至在約50-80mol%二氧化碳濃度範圍內選擇的點，在這之後較低濃度的二氧化碳回流流繼續被分離成傳送到廢物或火炬的富二氧化碳流，並且形成富烴產品流。根據本發明的另一方面，提供在以雙模式操作的同時加工來自井場的回流流體的方法。所述方法包括：加工離開井場的回流氣體，其中在第一模式中將回流氣體分離成富二氧化碳流和貧二氧化碳流，並且進一步加工富二氧化碳流以形成二氧化碳液態產品，而貧二氧化碳流任選地用於工藝的另一部分中或者燃燒直到在離開井場的回流流體中的二氧化碳濃度水平已下降至約50-80摩爾%範圍內的點；並且隨後切換到第二模式，其中將回流流體分離成富二氧化碳流，並且將富二氧化碳流傳送到廢物或燃燒，而回收富烴的貧二氧化碳流作為氣態和液態烴產品。根據本發明的另一方面，提供一種用於加工在刺激地下層之後來自井場的回流流體的系統。所述系統包括：預處理單元，其接收並且加工來自井場的回流流體，並且除去水、固體顆粒、液態烴、硫化氫中的任何一種或它們的組合；預處理單元下遊的膜單元，其從預處理單元接收經預處理的回流流體並且將經預處理的回流流體分離成富二氧化碳滲透物流和貧二氧化碳滲餘物流；滲透物冷卻單元，其接收富二氧化碳滲透物流並且降低流的溫度至約-40至20℉範圍內的溫度；和相分離器，其接收來自滲透物冷卻單元的較低溫度富二氧化碳滲透物流，並且將流分離成二氧化碳為主的第一液態流和富集甲烷的第一氣態流。附圖簡述本發明的目的和優點將由其優選實施方案的以下詳述並結合附圖更好地理解，其中通篇相同標號表示相同特徵，並且其中：圖1示出CO2濃度對來自CO2-壓裂井的回流氣體的時間的圖表；圖2是以CO2回收模式操作的用於處理離開井場的回流流體的系統和相關方法的示意圖；圖3是以CO2排除模式操作的用於處理離開井場的回流流體的系統和相關方法的示意圖；圖4是圖2中所示的系統的詳細圖示；圖5示出具有替換分離系統的圖2的另一實施方案；圖6示出具有另一分離系統的圖2的另一系統；圖7描述本發明的另一示例性系統實施方案；圖8描述分布在若干可移動單元之間的圖4的工藝的裝置。圖9示出當以CO2排除模式操作時，圖8的可移動單元之一的用途。發明詳述本發明提供用於處理直接在刺激地下層之後離開井場的回流流體直到濃度接近儲層中的天然CO2濃度（不管層的類型）的系統。如以下解釋，方法直接在刺激之後開始，但假使系統被設計最終切換至CO2排除模式，系統可在井場使用若干月，其中回收烴產品並且送至天然氣管線或加工廠。本發明的系統和方法如下文詳細說明地以兩種模式（CO2回收和CO2排除）操作。在回流的第一部分期間，當CO2濃度相對高時，方法以CO2回收模式操作，並且產生主要包含液態CO2和較小量的烴和氮的液態產品，適用於後續的CO2壓裂操作或其它用途。該模式還產生含有貧量CO2的烴廢物流，其在已經用於生產液態CO2產品的下遊工藝之後通常將送到火炬。CO2回收方法包括若干單元操作，包括預處理、本體氣體分離(bulkgasseparation)、冷卻、和相分離/CO2富集。在一個示例性實施方案中，膜用於在預處理之後的分離。膜優選滲透CO2於甲烷、C2+烴和氮，並且產生富集CO2的滲透物流。冷卻和部分冷凝之後為相分離器實現從CO2富集的滲透物額外分離甲烷和氮以產生富CO2產品。在回流的第二部分期間，當在回流流體中的CO2濃度下降低於某一水平（即在50-80mol%範圍內選擇的點）時，方法被重新配置以執行CO2排除。繼續該操作模式直到在回流流體中的CO2濃度穩定至適用於運輸至集中氣體加工廠或直接添加至天然氣管線的水平（例如2-10mol%）。在CO2排除模式中的產品是氣態和液態烴流，其中CO2濃度控制至特定水平（通常2-10mol%）以滿足加工廠或管線的下遊要求。液態烴流的產量取決於在回流流體中的C3+烴的存在。在該操作模式期間，產生包括CO2和烴的混合物的低壓廢物流，並且通常將送到火炬。CO2因為其低壓和低CO2濃度而不易從廢物流回收。在CO2排除模式中，可以使用與用於CO2回收的相同的系統，但某些裝置脫機(takenoffline)。例如，對於CO2排除不需要冷卻和液態CO2相分離單元操作。因此，整個系統是模塊式並且以其整體或僅其部件可移動，並且可以易於從一個井位移動到另一個。存在CO2濃度範圍（50-80mol%），其中方法可以以CO2回收模式或CO2排除模式操作。兩個操作模式（CO2回收和CO2排除）將始終按序進行。因此，從CO2回收切換到CO2排除可以在50-75mol%CO2濃度範圍中的任何點處發生，取決於回收液態CO2產品對回收烴產品流的相對經濟驅動力(drivers)。參照圖2，示出用於處理離開井場的回流流體的系統。在刺激特定層之後離開井場的回流流體10進入預處理單元100或備選地繞過預處理單元100的乾燥組件(未示出)，並且然後傳送到分離單元200。井口下遊的回流流體通常處於在約1000-2000psig範圍內的壓力下和80-130℉範圍內的溫度下。預處理單元100包括用於從回流流體10中除去水（即乾燥器）和任選地H2S、固體顆粒和/或液態烴的已知工藝。流11表示通過預處理段除去的所有汙染物。然而，超過一個這種流可以取決於預處理單元100的配置存在。預處理單元100還可以包括用於控制至下遊操作單元的回流流體的壓力和/或流速的閥和檢測儀表。在諸如控制閥的任何減壓裝置之後可能需要液/氣相分離。在500psig以上的回流氣體壓力足夠實現CO2和烴之間的分離。當回流氣體壓力高於1000psig時，在分離單元的進料和滲透側之間的壓力差被設置滿足使用的膜的容限（例如通常至多1000psi）。在圖2的示例性實施方案中，經預處理的回流流體15進入膜分離單元200，其中經預處理的回流流體15被分離成富二氧化碳流20和貧二氧化碳流22。本領域的那些技術人員將認識到可以使用其它氣體分離技術，諸如吸附或吸收，儘管基於膜的系統是優選的。如果回流流體具有95mol%或更高的CO2濃度，回流流體可以繞過分離單元200傳送到以下討論的冷卻單元。滲透物20的CO2濃度（即100-83%）比經預處理的回流流體15（即100–50%）高，並且滲餘物22的CO2濃度（即35-40%）比經預處理的回流流體15低。液態烴可以由於當它穿過膜壁時由氣體壓力降低造成的焦耳-湯姆遜冷卻而在膜的滲餘側上形成。形成液態烴的趨勢由流條件、經預處理的回流流體15的組成、滲透物20和滲餘物22的壓力、以及滲透物20和滲餘物22的相對流速決定。用於在無液態烴與膜接觸時的情況的合適的膜分離器可從NatcoGroup,Inc.、UOP,L.L.C.和KvaerrnerProcessSystemsUS,Inc這類市售獲得。對於其中液態烴可接觸膜的情況，用於該應用的流體分離器可以是具有聚醚醚酮(PEEK)膜的分離單元。用以處理大級分的C2+組分的合適的膜分離器可從PorogenCorporation市售獲得。貧二氧化碳流（即滲餘物）22的壓力會通常比經預處理的回流流體15的進料壓力小0.5-5psi，並且富二氧化碳流的壓力會通常在約300-600psig的範圍內。在膜的情況下，流20和流22兩者由於與跨膜滲透物的壓力下降有關的焦耳-湯姆遜冷卻而通常會以比進料溫度低的溫度離開膜。滲透物20（或富二氧化碳流）被傳送到滲透物冷卻單元300中，其中滲透物通過與來自製冷單元400的流42和冷卻工藝流80的共混物間接熱交換冷卻。離開冷卻單元300的滲透物30通常冷卻至-40至20℉的溫度。工藝流90的共混物離開滲透物冷卻單元300，並且通常被送至火炬。使用的換熱器和焦耳-湯姆遜閥自然為本領域已知，並且本文未以任何水平的細節描述。製冷器400通過與冷凍劑或第二熱傳遞流體42熱交換來冷卻滲透物20。冷凍劑或第二熱傳遞流體44返回到製冷器400，其中它通過已知方法冷卻並且然後作為流42再循環。製冷器的典型配置是使用再循環冷凍劑的Carnot-循環類型（或衍生物）機械冷凍單元。這種裝置使用冷凍劑壓縮機，所述冷凍劑壓縮機可以由電動機或優選地通常由天然氣、丙烷、汽油或柴油燃料提供燃料的發動機驅動。如果需要，用於驅動冷凍劑壓縮機的發動機可以是具有動力輸出機械裝置的車用發動機。可以使用備選的冷凍工藝，包括熱驅動吸收工藝。來自滲透物冷卻單元的工藝流90可以燃燒以提供至少一部分為熱驅動吸收工藝所需的熱量。冷卻的滲透物30傳送通過減壓閥901，其中壓力減小至60-500psig的範圍，其進一步冷卻滲透物（富二氧化碳流）32至約-70至20℉的溫度。壓力減小的滲透物32進入第一相分離器500，其中它被分離成富集在流32中含有的更揮發性化合物（諸如甲烷和氮）的氣態流52和第一液態CO2流50，其由佔主要的CO2和較小量的甲烷、C2+烴和氮組成。第一相分離器通常在60-500psig，並且優選地265-340psig範圍內的壓力下操作。在一些情況下，第一液態CO2流50可以比液態CO2接收槽或運輸槽的最小可容許工作溫度（MAWT，通常是-20℉）冷。如果是這種情況，第一液態CO2流50在換熱器600中升溫至可接受的溫度，通常比約-20℉熱。升溫的液態CO260被送到第二相分離器700，其中它被分離成第二氣流72和第二液態CO2流70。第二液態CO2流70是來自工藝的期望產品，並且被送到存儲和/或運輸。升溫液態CO2並且將其送到第二相分離器的過程引起來自第二相分離器的液態CO2具有比來自第一相分離器的液態CO2低的甲烷濃度。這導致較低的甲烷濃度出現在LCO2儲槽的頂部空間，並且減少頂部空間氣體形成當與空氣混合時會易燃的氣體混合物的趨勢。任選地，液態CO2泵可用於流50或流70上。滲餘物（貧二氧化碳流）22和相分離器氣流52和72分別被傳送通過減壓閥902、903和904。壓力減小的流24、54和74共混到流80中，並且如以上所討論用於通過在滲透物冷卻單元300中的間接熱交換冷卻。雖然特定系統和工藝配置在該圖2中示出，其中滲餘物和相分離器氣體在被傳送至滲透物冷卻單元300前共混，但是考慮其它。例如，在另一實施方案中，這些流不共混或僅一部分的滲餘物和/或相分離器氣體用於工藝冷卻單元300中。同樣地，可以使用工藝配置（在其中所有冷卻由製冷器400提供）或者可以使用在其中膜進料和/或滲餘物通過製冷器400和/或通過共混流80冷卻的工藝配置。備選的工藝配置將使用吹掃氣體90以冷卻膜進料15和/或回流流體10或者使用機械製冷器和/或冷卻工藝流冷卻膜進料。冷卻膜進料具有降低膜材料的溫度並且增加膜對於CO2的選擇性的益處。在膜之前冷卻的另一潛在益處是通過相分離分離烴液體的潛力。一旦在回流流體10中的二氧化碳濃度減小至約50-80mol%的範圍，較低濃度的回流流體10繼續被分離，但系統切換到CO2排除模式。參照圖3，顯示從回收自用高壓CO2壓裂的井的回流流體中排除CO2的過程。回流流體10進入預處理單元100。當以CO2排除模式操作時，可以繞過一些或所有預處理步驟。僅使用為保護膜或者為產生富烴產品流（即為管線準備好的天然氣）所需的那些預處理步驟。例如，可以不需要在預處理工藝單元100中完成水去除，因為富烴產品流22的充分乾燥將可能通過膜單元20執行。在預處理單元100中除去的汙染物和/或其它組分作為流11離開。取決於預處理單元100如何配置，可以有超過一個這種流。經預處理的回流流體15進入膜單元200，其產生滲透物20和滲餘物22，如果需要，其被送到相分離器800。如果液態烴存在於滲餘物22中，液態烴流16與氣態流28分開地回收。液態烴流與由井產生的油混合或者進一步加工並且單獨作為天然氣液體出售。滲餘氣體28的CO2濃度降低至規定濃度，並且滲餘氣體28作為產品被送到下遊加工廠或管線。在滲餘物中的CO2的濃度一般在2-10mol%範圍內。滲透物20含有佔主要的CO2和一些烴，並且通常作為廢氣94被送至火炬。滲透物流通常設置在5-50psig範圍內的低壓下。膜進料壓力通常控制至壓力以使得在進料和滲透物之間的壓力差不引起膜材料破裂，但壓力差足夠高以將滲餘物28作為產品運送而不需要滲餘物壓縮機。同時，當以CO2排除模式操作時不需要滲透物冷卻單元300、製冷器400、相分離器500和700以及液態CO2加熱器600。如以上所討論，系統的這些元件是模塊式的並且可移動。因此，它們可以除去並且在其中正在或者將要刺激地下層的下一個井場處使用。圖4，描述在圖2中具體化的系統的特定布置。該布置，提供系統在滲透物冷卻工藝300之內的細節。如以上所討論地，該系統能夠以CO2回收模式或CO2排除模式操作。來自膜的滲透物20任選地分成第一滲透物流21a（其進入第一滲透物冷卻器310）和第二滲透物流21b（其進入LCO2加熱器600）。來自第一滲透物冷卻器310的冷卻的滲透物23與來自LCO2加熱器600的冷卻的滲透物27共混以形成進入第二滲透物冷卻器320並且通過與來自製冷器400的冷凍劑42熱交換進一步冷卻的冷卻的滲透物25的共混流。冷凍劑44從第二滲透物冷卻器320返回到製冷器400。進一步冷卻的滲透物26在第三滲透物冷卻器330中由工藝流54、74、和24的共混物額外冷卻以形成流80。另外，冷卻的滲透物30離開滲透物冷卻工藝300，並且被送到J-T閥901。流82離開第三滲透物冷卻器330，經過J-T閥905，所述J-T閥905降低工藝氣體84的共混物的壓力和溫度。低壓工藝流84提供冷卻至第一滲透物冷卻器310。來自滲透物冷卻器310的廢氣90被送到火炬。在滲透物冷卻工藝300之內的流溫度將隨回流氣體10的組成和流條件隨時間的推移改變而變化。在約400psig的滲透物壓力下，以下溫度範圍將發生：滲透物流20、21a和21b一般會在10至100℉的範圍內。來自第一滲透物冷卻器310的冷卻滲透物23一般會是0-25℉。來自第二滲透物冷卻器的滲透物26的溫度一般會是-40至+5℉。來自第三滲透物冷卻器330的滲透物30的溫度一般會比來自第二滲透物冷卻器的滲透物26的溫度冷1-10℉。其它裝置項目（包括預處理單元100、膜單元200、製冷器400、第一相分離器500、LCO2加熱器600、第二相分離器700、和J-T閥901、902、903和904）與上文關於圖2討論的那些類似，並且滲餘物相分離器800與在圖3中描述的那種類似。圖4的滲透物冷卻換熱器的布置提供若干額外益處。工藝流22、52和72是通常含有高濃度CO2的加壓流體。這些流的最終目的地是具有在大氣壓力下的出口的火炬。如果將這些流減壓並且直接送至火炬而不加熱，會發生若干不利狀況。排出流的溫度可以變得低於碳鋼的最小可容許工作溫度，並且導致需要待用於廢氣管道和火炬煙囪的更昂貴的構造材料，諸如300系列不鏽鋼。固體CO2可以形成，從而導致可能的阻塞。烴組分的濃縮也可以發生，導致液態烴在火炬煙囪之內的可能的匯集(pooling)。為對付這些不利的狀況，第一滲透物冷卻器310使低壓廢氣升溫至大於碳鋼的最小可容許工作溫度的溫度。滲透物冷卻器310還引起在流84中的任何冷凝的烴汽化。固體CO2的形成一般可以通過在比純CO2的三相點(-69.7℉）熱的溫度下操作所有含有顯著量的CO2的流來阻止。這在圖4中通過多級減壓和使流80升溫來完成。在低壓廢物流84和90中的固體CO2的形成通過小心選擇流80的壓力來阻止。流80壓力一般在15-165psig的範圍內，並且被設置以使得流80比CO2三相點溫度(-69.7℉）更熱，卻足夠冷以使顯著熱轉移在第三滲透物冷卻器330中發生並且阻止固體CO2在流84中形成。在圖2和圖4中示出的示例性系統中，接收槽或運輸槽可以用作相分離器700。在這類配置中，流60將從工藝送到接收槽或運輸槽。流72將蒸汽從接收槽或運輸槽返回到工藝。流70將在接收槽或運輸槽中聚集。這類配置的優點是消除了在CO2回收工藝中對第二相分離器和相關液面控制閥的需要。參照圖4，用於LCO2加熱器600的優選熱源是流21b，其是流20的一部分。可以使用其他熱源，包括環境熱、冷凍劑、發動機冷卻劑或油、或者壓縮機油。可用於加熱流50的備選工藝流可以包括流10、15、20、22、23、26和30。在圖4的示例性系統中，來自LCO2加熱器600的流27通過與在第一滲透物冷卻器310的出口處的流23混合返回到工藝。流27的備選返回位置是流26（第二滲透物冷卻器的出口）、流30（第三滲透物冷卻器的出口）或流32（閥901的出口）。LCO2加熱器和第二相分離器的目的是提供液態CO2產品，其不比接收器的最小可容許工作溫度冷。通常，接收容器會具有-20℉的MAWT，並且因此來自工藝的液態CO2產品的溫度需要在接收器壓力下熱於-20℉。一種備選的配置不包括使用LCO2加熱器和第二相分離器。而是，一旦液態產品溫度變得冷於-20℉時，可以停止工藝。該配置利用事實，即從第一相分離器回收的LCO2在回流開始時可以熱於-20℉，並且隨回流進行一般變得更冷。然而，備選的配置通常將導致比包括兩個相分離器和液態CO2加熱器的工藝更小的CO2回收率。在另一備選的實施方案中，並且如圖5中所例示地，連同重沸器650一起使用蒸餾柱500以調節液態CO2產品的溫度。這類蒸餾柱可以以多種方式配置，包括使用塔盤或填料、內部或外部重沸器、和內部或外部或無塔頂冷凝器。蒸餾柱可以作為兩個壓力容器（相分離器）的替代，並且分離的眾多蒸餾級產生較高濃度CO2的流50（和70）。在本發明的一種配置中，並且如在圖6中所示地，蒸餾柱500是具有塔盤和內部加熱器的相分離器。在本發明的另一示例性實施方案中，並且參照圖7，膨脹裝置（諸如燃氣輪機110）可以布置在預處理單元100的下遊，但是在膜單元200的上遊。當使用這種膨脹裝置時產生的冷凍可以通過使壓縮機與膨脹機結合來增加。該系統具有不需要驅動冷凍劑壓縮機的效用並且需要更小的工藝設備空間的益處。經預處理的回流流體9被傳送至壓縮機/膨脹機110，在其中它被壓縮至1300-2000psia的壓力。壓縮的回流流體12在換熱器120中冷卻，此處示出為空氣冷卻式換熱器。現在冷卻並且壓力升高的回流流體13被送到減壓閥900。所得回流流體15被送到膜單元200，其產生滲透物20和滲餘物22。滲透物20比滲餘物22的CO2濃度高。滲透物20在換熱器300中冷卻，此處示出為多流換熱器。換熱器300的功能也可以通過如先前實施方案中所示的多個雙流換熱器執行。冷卻的滲透物30進入減壓閥901。壓力減小的滲透物32包含液體和蒸氣兩者，並且被送到相分離器500，在其中它被分離成富集甲烷的氣態流52和由主要的液態CO2和較小量的甲烷、C2+烴和氮組成的液態流50。液態流50可以作為產品送到存儲，或者可以通過如先前實施方案所示的加熱和額外的相分離進一步加工。滲餘物22和相分離的氣流52和72分別進入J-T閥902、903和904。壓力減小的流24、54和74共混到流80中，並且用於通過在換熱器300中的間接熱交換冷卻。所得共混氣流81被送到壓縮機/膨脹機110，在其中它壓力降低並且為壓縮機提供驅動能量。來自膨脹機的共混氣流82在換熱器300中提供冷卻，經過減壓閥905，並且再次送到換熱器300以提供冷卻。所得廢氣流90被送至火炬或排出。如圖8中所例示地，在圖2的實施方案中示出的工藝設備的示例性分布系統在多個可移動單元之間顯示。當工藝設備的覆蓋區(footprint)和/或重量大於在單個可移動單元上可實際支撐時，這些多個可移動單元是有用的。在該實施例中，乾燥器100A安裝在一個可移動單元上。預處理設備100B的剩餘部分、膜單元200、和滲餘物相分離器800安裝於另一個可移動單元。滲透物冷卻工藝設備300、製冷器400、第一和第二CO2相分離器500和700、和液態CO2加熱器600安裝在第三可移動單元上。圖9描述圖8設備分布，但是消除了當以CO2回收模式操作時所需要，而當以CO2排除模式操作時不需要的可移動單元。在該實施例中，可移動單元A和C未顯示，因為以CO2排除模式操作需要的所有設備安裝在可移動單元B上。工藝設備的這種分布使一旦CO2回收模式結束可移動單元A和C能夠與不同的可移動單元B不連接，並且在不同位置處使用。本發明通過以下實施例進一步解釋，所述實施例基於系統的各種實施方案，但決不應被理解為限制本發明。實施例工藝的性能通過模擬圖4的實施方案中示出的系統來評估。假定回流氣體的工藝條件在表1中示出，並且假定在回流工藝操作時是恆定的。表1，回流氣體工藝條件流速，MMSCFD5溫度，℉120壓力，psia1215CO2回收工藝的操作條件在表2中示出。表2，CO2回收操作條件滲透物壓力，psia415製冷器出口溫度，℉0LCO2產品壓力，psia265LCO2產品溫度，℉-20CO2回收工藝的性能總結在下表3中。工藝的目的是回收並且液化來自回流氣體的CO2。標題為「運行時間(elapsedtime)」的第一列，以近似相等的時間段表明從回流氣體流動開始的時間。第2列-第8列表明回流氣體的假定幹基組成。在表中還示出在回流氣體中含有的CO2的量、作為液體回收的CO2的量、和回收的液態CO2的純度。在表3中示出的時間段內，在回流中的CO2濃度合計從95.60%降低至54.92%。在回流氣體中含有的CO2的質量流率(massrate)與CO2濃度成比例，並且隨時間下降。最初，CO2回收工藝的效率（即作為液體回收的在回流氣體中的CO2的級分）為約93%。然而，回收效率隨CO2濃度下降，以使得在第10時間段中，當在回流氣體中的CO2濃度是54.9%時，僅回收約23%的含有的CO2。表3，CO2回收工藝性能表3還表明液態CO2產品純度隨回流氣體的組成變化而發生變化。經若干步驟將CO2分離並且純化。預處理單元100除去諸如水、固態顆粒、液態烴、或硫化氫的汙染物。膜單元200除去一些甲烷以及大部分的N2和較重質烴。閃蒸罐500和700除去額外的甲烷。滲透物中含有的大部分C2+烴將在液態CO2產品中積聚。因此，隨著在回流氣體中的C2+烴濃度隨時間的推移的增加，液態CO2產品的純度由於在滲透物中的C2+濃度的相應增加而降低。CO2純度降低的趨勢的例外是當進料超過95%CO2時。當這發生時，CO2濃度足夠高使得不需要膜單元。因此，它被繞過。第1時間段的CO2純度低於第2時間段，因為在第1時間段時，烴未由膜除去。雖然表3表明回流CO2濃度降至54%的CO2回收工藝的性能，關於何時CO2回收工藝可以結束和何時CO2排除工藝開始存在相當大的工藝的靈活性。如果希望以生產天然氣和天然氣液為代價生產更多液態CO2，CO2回收工藝可以延長。如果希望生產更多天然氣和烴冷凝物以及更少液態CO2產品，CO2回收工藝可以在較早點處結束。一般而言，當回流的CO2濃度在50-80mol%的範圍內時，操作模式將發生變化。CO2排除工藝（其由回流氣體產生天然氣和烴冷凝物）的操作參數基於在圖3示出的實施方案模擬，並且在下表4中示出。回流氣體對膜的壓力控制在915psia下，並且滲透物壓力設置在30psia下。天然氣液在預處理單元100中的減壓步驟和在滲餘物流22兩者中產生。相分離器在這兩個位置處用於分離烴冷凝物。表4，CO2排除操作條件膜進料壓力，psia915滲透物壓力，psia30滲餘物CO2濃度，mol%5%CO2排除工藝的性能在下表5中示出。該CO2排除工藝使用相同的預處理單元和膜單元作為CO2重獲單元。滲透物冷卻工藝300、製冷器400、相分離器500和700、和LCO2加熱器600不被CO2排除工藝使用，並且可以除去並在另一位置處使用（一旦CO2重獲工藝已結束並且CO2排除工藝已經開始）。表5的第一列類似於表3，表明相同的從回流開始的運行時間和相同的回流氣體的組成。在表5中的時間段是從第5時間段至第28時間段，而在表3中的時間段是從第1時間段至第10時間段。示出時間段的重疊以例示當CO2回收仍為一個選項時，可使用工藝排除CO2以生產產品天然氣流。在進料中的77.5%CO2的情況下，來自CO2排除工藝的產品速率是0.23MMSCFD的天然氣和8200gpd的烴冷凝物。在進料中的8.2%CO2的情況下，產品速率已經增加到3.52MMSCFD的天然氣和13400gpd的烴冷凝物。表5，CO2排除工藝性能雖然本發明已經參照其特定實施方案詳細描述，但對於本領域技術人員將變得顯而易見的是在不背離附錄的權利要求書的範圍情況下可以進行各種變化和修改，並且使用等同物。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp