用于清除含硫化合物的紧凑的接触系统和方法技术方案

用于从天然气物流中除去H

Compact contact systems and methods for removal of sulfur compounds

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于清除含硫化合物的紧凑的接触系统和方法相关申请的交叉参考本申请要求2017年6月20日提交的、标题为用于清除含硫化合物的紧凑的接触系统和方法的美国专利申请号62/522,432的优先权，通过引用将所述文件整体结合在本申请中。领域本技术提供用于气体处理的方法和系统。更具体地，本技术提供了使用紧凑的并流接触系统从气体物流中除去或清除包括硫化氢和/或硫醇在内的含硫化合物的方法和系统。背景本部分旨在介绍本领域的各个方面，这些方面可以与本技术的示例性实例相关联。该描述据信有助于提供促进对本技术的特定方面的更好理解的框架。因此，应该理解的是，本部分应该被从这个角度来阅读，而不一定是对现有技术的承认。硫化氢(H2S)清除是用于从气体物流例如天然气物流中除去H2S的过程。用不可再生的固体或液体吸着剂清除H2S对于从气体物流中去除少量H2S通常是经济的。一些商业化的硫化氢清除剂包括三嗪，苛性碱，碱，亚硝酸盐，甲醛，乙二胺，硫化胺等。三嗪是在石油和天然气工业中广泛用于脱除H2S和低分子量硫醇的液体基清除剂之一，而苛性碱则较少使用。三嗪清除剂的应用有数种工艺，包括直接注入管线、使用间歇式接触塔或连续接触系统。将三嗪直接注入管线需要最少的资金投入，但是由于三嗪与气体之间的低效接触，因此需要更高的三嗪注入速率。另外，三嗪的直接管线注入可能在所述管线的内壁上形成垢，并且不断需要去除所述垢进一步增加了运营成本和停机时间。在间歇式接触塔中，气体物流在固体介质中向下流动，并在三嗪清除剂中以气泡形式向上流动。这比直接注入更好，并且相关的资本成本是合理的；但是，间歇式接触塔必须经常更换，这会增加停机时间。在提前-滞后安排中使用两座塔可减少停机时间，但会使资本成本翻倍。这些塔的使用还需要在现场存储大量化学品。连续接触系统(经常被称为溢流系统)是目前使用的最常见的方法，因为它们具有灵活性，与典型的提前-滞后间歇式接触塔方法相比具有更低的投资成本，并且被设计为连续自动运行。与其它方法相比，连续接触系统还使用更少量的溶剂。图1示意性地描绘了一种已知的连续接触系统100，其使用三嗪来从天然气物流102或其它气体物流中分离出H2S。使用平行的第一和第二泵108，110泵送来自新鲜三嗪供应罐106的新鲜三嗪物流104，以在注入点111处将该新鲜三嗪物流喷雾或以其它方式注入天然气物流102中。合并的天然气/三嗪物流被送至接触器112，该接触器112被设计用于提供足够的接触时间，以使三嗪反应并变得富含气体物流中的H2S。接下来，包含天然气物流102中的气体和富集的三嗪(也称为废三嗪)的混合物流114被送到分离器116，在此废三嗪物流117离开所述分离器的底部并被储存在废三嗪槽118中。分离的气体物流120离开所述分离器116的顶部。分析器122对所述分离的气体物流120进行采样，并控制所述第一和第二泵108，110向所述天然气物流102提供所需量的新鲜三嗪。由于三嗪的作用，所述分离的气体物流120的H2S含量明显低于气流102的H2S含量。尽管系统100比其它已知的清除技术需要更少的三嗪，但接触器112和分离器116是大和重的容器。在要求或受益于减小的高度和/或重量特性的场合(例如远程陆上应用、海上和浮动应用上的顶侧设施以及海底处理)使用这样的容器可能使系统100的使用受到禁止。需要用于从气体物流中去除H2S的方法和设备，该方法和设备减少了与已知清除技术相关的资本成本和支出。还需要用于从气体物流中去除H2S的方法和设备，其能够被用于需要或受益于减小的高度和/或重量特性的场合。通常与使用三嗪清除H2S相关的操作问题包括二噻嗪的形成，二噻嗪在水溶液中倾向于形成固体。二噻嗪从由于温度变化而变得被二噻嗪过饱和的溶液中形成固体。这些固体可能沉积在设备或管道的壁上，从而导致较低的清除效率和堵塞。防止二噻嗪形成的一种常用方法是利用三嗪的大部分容量，但不最大程度地使用三嗪容量，并在H2S突破开始时切换三嗪溶剂(对于间歇式操作)或增加补充物(对于连续系统)。所需要的是一种接触系统设计，其限制溶剂与气体的接触时间，从而减少固体的形成。苛性碱也是不可再生的H2S清除剂，但它可以与CO2不可逆地反应。因此，在含有大量CO2的应用中，减少气体与苛性碱之间的接触时间很重要。亚硝酸盐、多元醇和其它化学品也已用作硫化氢清除剂。可以用三嗪或苛性碱有利地除去的其它污染物是硫醇。硫醇在某些原料气体中的含量可能为1,000或2,000ppm，但它们不能被胺大量吸收。有时使用物理溶剂或混合溶剂(化学和物理溶剂的混合物)从原料气体中除去硫醇。但是，这些溶剂倾向于共吸收大量的重质烃，导致气体的显著BTU损失。或者，可以先用胺再用大孔分子筛除去这些有机硫化合物，但该混合工艺操作复杂。另一方面，苛性碱能与硫醇直接反应，就像三嗪在某种程度上能反应一样。所需要的是使用苛性碱或其它硫清除剂从气体物流中除去硫醇的方法。概述所公开的方面包括用于从天然气物流中除去H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的硫化氢(H2S)清除系统。并流接触系统在线位于一个管内且接收所述天然气物流和液体清除剂物流。所述并流接触系统包括并流接触器，该并流接触器包括液滴发生器和传质段。所述液滴发生器由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中。所述传质段提供具有气相和液相的混合两相流。所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的液体清除剂物流，并且所述气相包括所述天然气物流。分离系统将所述气相与所述液相分离。所公开的方面还包括从天然气物流中除去H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的方法。所述天然气物流和液体清除剂物流被接收在在线位于一个管内的并流接触系统中。所述并流接触系统包括液滴发生器和传质段。使用所述液滴发生器，由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中。使用所述传质段提供具有气相和液相的混合两相流。所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的所述液体清除剂物流。所述气相包括所述天然气物流。将所述气相与所述液相分离。附图说明通过参考以下详细说明和附图，可以更好地理解本技术的优点，其中：图1是一个已知的H2S清除系统的示意图；图2是按照一些所公开的方面的、使用并流接触系统的H2S清除系统的示意图；图3是按照一些所公开的方面的并流接触系统的详细示意图；图4A是按照一些所公开的方面的液滴发生器的前视图；图4B是图4A的液滴发生器的侧透视图；图4C是按照一些所公开的方面的图4A的液滴发生器的剖面侧透视图；图4D是按照其它所公开的方面的液滴发生器的另一个剖面侧透视图；图5是按照一些所公开的方面的、使用多个并流接触系统的H2S清除系统的示意图；图6是按照其它所公开的方面的、使用多个并流接触系统的H2S清除系统的示意图；图7是按照一些所公开的方面的H2S清除系统的示意图；图8是按照其它一些公开的方面的H2S清除系统的示意图；图9是按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于从天然气物流除去H

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 US 62/522,4321.用于从天然气物流除去H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的硫化氢(H2S)清除系统，其包含：
液体清除剂物流；
在线位于一个管内的并流接触系统，所述并流接触系统接收所述天然气物流和所述液体清除剂物流，所述并流接触系统包括：
并流接触器，其包括液滴发生器和传质段，所述液滴发生器被构建成由所述液体清除剂物流产生液滴和将所述液滴分散到所述天然气物流中，并且所述传质段被构建成提供一个具有气相和液相的混合两相流，其中所述液相包括具有由所述天然气物流吸收的H2S、硫醇和/或其它含硫化合物的液体清除剂物流，和其中所述气相包括所述天然气物流；和
分离系统，其被构建成将所述气相与所述液相分离。


2.权利要求1所述的H2S清除系统，其还包含储存所述液体清除剂物流的储存槽。


3.权利要求2所述的H2S清除系统，其中所述储存槽是第一储存槽，并且所述H2S清除系统还包含第二储存槽，在所述液相离开所述并流接触系统后该第二储存槽储存所述液相。


4.权利要求2所述的H2S清除系统，其中所述储存槽是第一储存槽，其具有连接到所述液滴发生器的出口和连接到所述分离系统的液体出口的入口，并且所述H2S清除系统还包含第二储存槽，该第二储存槽具有连接到所述液滴发生器的出口和连接到所述分离系统的液体出口的入口。


5.权利要求4所述的H2S清除系统，其中所述第一储存槽的所述出口通过第一隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第二储存槽的所述出口通过第二隔离阀连接到所述液滴发生器，所述第一储存槽的所述入口通过第三隔离阀连接到所述分离系统的所述液体出口，和所述第二储存槽的所述入口通过第四隔离阀连接到所述分离系统的所述液体出口。


6.权利要求1所述的H2S清除系统，其中所述清除液体是三嗪和苛性碱之一。


7.权利要求1所述的H2S清除系统，其中所述液滴发生器包含：
环形支撑环，其固定在线在所述管内的所述液滴发生器；
从所述环形支撑环伸出的多个辐条，所述环形支撑环具有多个液体通道，它们被构建成允许所述液体清除剂物流流动通过所述多个辐条和从设置在所述多个辐条上的注射孔流出；和
进气锥，其由所述多个辐条支撑且被构建成允许
所述天然气物流的第一部分流动通过所述进气锥的中空部分和通过包括在所述多个辐条内的气体出口狭缝，和
所述天然气物流的第二部分在所述进气锥周围且在所述多个辐条之间流动，其中所述天然气物流的所述第二部分与所述气体物流的所述第一部分分离；
其中所述进气锥的下游部分包含钝头锥和锥形端锥之一。


8.权利要求1所述的H2S清除系统，其中所述并流接触系统的所述分离系统包含旋风分离器。


9.权利要求1-8中任一项所述的H2S清除系统，其中所述并流接触系统是串联连接的多个并流接触系统中的一个，所述多个并流接触系统包括一个最后的并流接触系统；
其中所述多个并流接触系统中的每一个包含
并流接触器，其包括液滴发生器和传质段，所述液滴发生器被构建成产生所述液体清除剂的液滴和将所述液滴分散到由前一个并流接触系统接收的气体物流中，并且所述传质段被构建成提供一个具有气相和液相的混合两相流；和
分离系统，其被构建成将所述气相与所述液相分离，其中所述气相包括处理过的气体物流和所述液相包括在前一个并流接触系统的并流接触器中由其产生液滴的液体。


10.权利要求1所述的H2S清除系统，其中离开所述分离系统的液相包含由所述并流接触系统接收的所述液体清除剂物流。


11.权利要求10所述的H2S清除系统，其还包含：
废清除剂管线，其用于在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前除去所述液体清除剂物流的一部分；和
新鲜清除剂管线，其用于在所述并流接触系统接收所述液体清除剂物流之前将新鲜清除剂液体注入所述液体清除剂物流；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉姆库马尔，D·P·沙托，P·S·诺斯罗普，S·T·菲尔布鲁克，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US