离岸气体分离方法技术

从包含酸性组分和气态非酸性组分的烃气体混合物中选择性吸收通常气态酸组分的方法，其在位于离岸海洋生产装置上的气体分离单元中进行。该方法中所用吸收剂包含严重位阻氨基醚。该方法能够从除烃组分外还包含CO2的气体混合物中选择性地除去H2S。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及在离岸石油生产平台上进行以从该平台上产生的气体中除去酸性气体的方法。它还涉及用于进行该方法的气体处理单元。专利技术背景由于陆上天然气和油田中的储量随着时间降低，这些资源的生产日渐移向离岸，并且目前移向日益更深的水中。对天然气生产的兴趣提高，因为近年来该能源在运输、发电和其它应用中的使用提高，同时认识到降低大气碳排放的重要性。用石油液体产生的天然气和来自天然气田的气体通常包含二氧化碳和硫化氢形式的硫，以及其它酸性气体如cs2、HCN、C0S和轻质烃的硫衍生物(硫醇等)。鉴于它对管道钢的腐蚀性作用，在将气体通过水下管道送到岸上以前，理想地将硫化氢(H2S)分离以满足管道规格。类似地，还理想地将硫化氢从储存或在不通过管道连接在岸上的生产设施上加工的气体中除去。当H2S溶于水中时，它形成弱酸，这促进管道腐蚀。其中存在H2S的最常见类型的腐蚀包括点蚀、泡疤、脆化、疲劳和裂化。由于H2S导致的腐蚀的严重性由因素如氧气和二氧化碳(CO2)含量、温度、气体速度、小于6.5(酸性)的pH，尤其是在盐水(导电电解质)的存在下，内部/外部应力、浓度(份每百万份或分压水平)决定。CO2和H2S的组合比单独的H2S更具腐蚀性，当与甚至极少量的氧气组合时可能被认为是非常腐蚀的，为此，CO2和H2S的脱除被认为是理想的。从在海上平台和生产钻塔上产生的流体中除去酸性气体产生显著的问题。关于在海上平台的应用的主要约束条件是空间和重量限制。安装具有大量设备和广泛设施以支持其操作的复杂系统依靠离岸工业由于安全和后勤原因和操作成本追求紧凑设备和降低人员配备水平的倾向。可考虑大量不同的技术，例如化学吸收(胺)、物理吸收、低温蒸馏(Ryan Holmes方法)和膜系统操作。在这些中，胺分离是非常发达的技术，其中在进行中的大量竞争方法使用各种胺吸收剂，例如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙基胺(DIPA)、二甘醇胺(DGA)、2_氨基-2-甲基_1_丙醇(AMP)和哌嗪(PZ)。在这些中，MEA、DEA和MDEA是最通常使用的。胺提纯方法通常使气体混合物在吸收塔中以胺水溶液的形式接触，其中胺水溶液逆流接触酸性流体。液体胺料流然后通过使吸着的气体在分离塔中解吸而再生，其中再生的胺和解吸的气体作为分开的料流离开塔。可用的各种气体提纯方法描述于例如Gas Purification,第5版,Kohl和Neilsen,Gulf PublishingCompany, 1997, ISBN-13:978-0-88415-220-0 中。将包含CO2和H2S的酸酸性气体混合物用胺溶液处理通常导致同时除去实质量的CO2和H2S。然而，通常理想的是处理包含CO2和H2S的酸酸性气体混合物以将H2S从混合物中选择性地除去，由此使CO2的脱除最小化。H2S的选择性脱除产生分离的酸性气体中相对高的H2S/C02比，这简化了例如使用Claus方法将H2S转化成元素硫。尽管伯和仲胺如MEA、DEA、DPA和DGA吸收H2S和CO2气体，它们不被证明尤其对H2S的优先吸收而言令人满意。在水溶液中，胺经受与CO2的反应以形成氨基甲酸酯。叔胺MDEA具有与CO2相比对H2S吸收的高选择性，但由于其受限的能力，MDEA的商业有用性是有限的。碱性胺方法的改进涉及位阻胺的使用。美国专利N0.4，112，052描述了使用受阻胺几乎完全除去酸性气体如COjPH2St5美国专利Nos.4，405，581 ;4，405，583 ;4，405，585和4，471，138公开了使用严重位阻胺化合物在CO2的存在下选择性地除去H2S。与含水MDEA相t匕，严重位阻胺在高H2S载荷下导致高得多的选择性。这些专利中描述的胺包括BTEE(由叔丁基胺和双-(2-氯乙氧基)-乙烷合成的双(叔丁基氨基)-乙氧基-乙烷)以及EEETB (由叔丁基胺和氯乙氧基乙氧基乙醇合成的乙氧基乙氧基乙醇-叔丁基胺)。U.S.4，894，178指出BTEE和EEETB的混合物特别有效地用于H2S与CO2的选择性分离。U.S.2010/0037775描述了作为将H2S与CO2分离的选择性吸收剂的烷氧基取代醚胺的制备。US 2009/0308248描述了对在CO2的存在下的H2S脱除而言具有选择性的不同类型的吸收剂，受阻氨基烷基磺酸盐、硫酸盐和膦酸盐，其中磺酸盐和膦酸盐是优选的物种。不管通过那些新材料提供的改进选择性和吸着能力，它们未实现用于离岸装置中的一般接受性，原因是由于关于可能潜在地溢流到海洋中的化学品的毒性和生物降解性的规则变得更严格，可接受的吸收剂的潜在数目相应地变得更有限。因此，在离岸平台上的酸性气体清除要求选择具有较低毒性和较高生物降解性的吸收剂。专利技术概述我们现在确定对在CO2的存在下除去H2S而言具有高选择性且具有非常可接受的环境性能，从而容许它们用于离岸装置如天然气生产平台上的一类吸收剂。因此，根据本专利技术，我们提供从包含酸性组分和气态非酸性组分的气体混合物中选择性吸收通常气态酸组分的方法，所述方法在位于离岸海洋装置上的气体分离单元中进行。用于该方法中的优选吸收剂包括严重位阻氨基醚，包括醚醇、双_(氨基)醚和烷氧基氨基醚；可使用氨基醚化合物的混合物。该方法能够从还包含CO2的气体混合物中选择性地除去H2S,所以使它用于处理包含这两种酸性组分的来自气田的天然气。本专利技术还提供包含液体吸收剂的气体分离单元，所述液体吸收剂包含受阻氨基醚和醚醇。还提供具有具有这些吸收剂中的一种的气体分离单元的离岸石油流体生产装置。分离单元包括用于将酸性气体从产生的石油气体中分离的环胺吸收天然气提纯单元；该单元具有吸收塔和再生塔，胺吸收剂水溶液循环通过所述单元以在吸收塔中从石油气体中吸收酸性气体并在再生塔中将酸性气体解吸。纯化石油气体和至少一种从石油气体中除去的酸性气体料流作为分开的料流从再生器中回收。图附图中的单一图为显示下面所报告的几种候选化合物的生物降解性的图。详述一般加工特征本专利技术气体分离方法中所用的酸性气体吸收剂通常以水溶液的形式使用，其可以在上文简单提到的正常类型的连续环胺气体提纯单元中循环，所述单元基本包含吸收塔，胺水溶液在所述塔中与输入气体混合物逆流接触。液体胺料流然后进入再生器中，在其中通过分开塔中的条件改变，通常压力降低或温度提高而将吸着的气体解吸，但也可使用用另一气流汽提；再生的吸收剂溶液和解吸的气体作为分开的料流离开再生塔。本专利技术胺吸收剂可以以与常规胺吸收剂相同的方式使用，因此可遵循包含这些吸收剂的单元中的类似操作实践。加工的气体混合物包含H2S,并可任选包含其它酸性气体，例如C02、SO2, COS、HCN,以及非酸性气体，例如N2、CH4, H2、CO、H2O, C2H4, NH3等。H2S吸收的高选择性有利于本专利技术目的，但当进料气体要求或提纯需要时，不排除较小选择性吸收。如果调整加工条件，则从非酸性组分中非选择性除去酸性气体组分可随着随后酸性气体彼此分离，例如H2S与CO2分离而实现，从而容许再注入CO2以保持储油压力。分离单元中所用的优选吸收剂为严重位阻氨基醚、醚醇和烷氧基氨基醚，尤其优选三甘醇的氨基醚衍生物。受阻胺以通常约0.1-5M浓度的水溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
海洋离岸石油流体生产装置，其包含用于将酸性气体从产生的石油气体中分离的环胺吸收天然气提纯单元，所述单元包含吸收塔和再生塔，其中胺吸收剂水溶液循环通过所述单元以在吸收塔中从石油气体中吸收酸性气体并在再生塔中将酸性气体解吸以产生纯化气体料流和至少一种从石油气体中除去的酸性气体料流，胺吸收剂水溶液包含下式严重位阻氨基醚的水溶液：R1‑NH‑[CnH2n‑O‑]x‑OY其中R1为具有3‑8个碳原子的仲或叔烷基，Y为H或具有1‑6个碳原子的烷基，n为3‑8的正整数，且x为3‑6的正整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.02 US 61/566,2161.海洋离岸石油流体生产装置，其包含用于将酸性气体从产生的石油气体中分离的环胺吸收天然气提纯单元，所述单元包含吸收塔和再生塔，其中胺吸收剂水溶液循环通过所述单元以在吸收塔中从石油气体中吸收酸性气体并在再生塔中将酸性气体解吸以产生纯化气体料流和至少一种从石油气体中除去的酸性气体料流,胺吸收剂水溶液包含下式严重位阻氨基醚的水溶液:R1-NH-[CnH2n-0_]χ-ΟΥ 其中R1为具有3-8个碳原子的仲或叔烷基，Y为H或具有1-6个碳原子的烷基，η为3-8的正整数，且X为3-6的正整数。2.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中R1为具有3-9个碳原子的支化仲或叔烷基。3.根据权利要求2的海洋离岸石油流体生产装置，其中R1为叔丁基。4.根据权利要求3的海洋离岸石油流体生产装置，其中η为2。5.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中X为3.6.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中Y为H。7.根据权利要求6的海洋离岸石油流体生产装置，其中氨基醚为叔丁基氨基乙氧基乙氧基乙醇。8.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中Y为甲基。9.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中氨基醚为叔丁基氨基甲氧基-乙氧基乙氧基乙醇。10.根据权利要求1的海洋离岸石油流体生产装置，其中吸收剂溶液还包含下式的二氨基醚:R1-NH-[CnH2n-O-] X-NHR2 其中R1、!!和X如权利要求1中所定义，且R2可与R1相同或不同，为具有3...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·达格，R·A·戴维，R·B·费迪施，T·F·帕克顿，M·西什金，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US