污染物分离和再气化系统的集成技术方案

本发明专利技术涉及利用共同制冷设备和/或燃料深冷分离污染物和再气化LNG的方法和系统。一种集成系统包括：用于从输入进料料流中分离污染物的组件；联接至第一管线的换热器，其中：第一管线联接至用于分离污染物的组件，并且换热器冷却第一管线的第一进料料流；和含汽化器的LNG再气化系统，其中：汽化器加热LNG再气化系统的LNG料流，并且换热器充当汽化器。一种方法包括：采用用于分离污染物的组件从输入进料料流中分离污染物；采用换热器冷却第一进料料流，其中换热器联接至用于分离污染物的组件；并用LNG再气化系统的汽化器加热LNG料流，其中换热器充当汽化器。换热器充当汽化器。换热器充当汽化器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】污染物分离和再气化系统的集成
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月30日提交的标题为污染物分离和再气化系统的集成的美国临时专利申请No.62/927,757的优先权权益。

技术介绍


[0003]本专利技术的公开内容一般地涉及烃加工领域，其包括流体处理和分离。更具体地，本专利技术的公开内容涉及流体的处理和分离，且输出物包括处于气态和/或具有降低浓度的污染物，例如酸气体、酸性气体和/或烟道气的烃。
[0004]相关现有技术的描述
[0005]本部分旨在介绍可能与本专利技术的公开内容相关联的本领域的各个方面。这个讨论旨在提供便于更好地理解本专利技术公开内容的特定方面的框架。因此，应当理解本部分应当从这个角度来阅读，而不一定是对现有技术的承认。
[0006]从储层生产天然气烃(例如甲烷和乙烷)通常伴随着非烃气体的偶然生产。这些气体包括污染物，例如二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、羰基硫、二硫化碳和各种硫醇中的至少一种。当从储层生产的进料料流包括与烃混合的这些污染物时，该料流通常被称为"酸性气体"。
[0007]许多天然气储层具有相对低百分比的烃和相对高百分比的污染物。污染物可充当稀释剂并降低烃的热含量。一些污染物，如含硫化合物，是有毒的且甚至可能是致命的。另外，在水存在下一些污染物可能变得具有很大腐蚀性。
[0008]期望从含有烃的料流中除去污染物以产生低硫且浓缩的烃。管道质量天然气的规格通常要求最大2至4％的CO2和1/4格令H2S每100scf(4ppmv)或5mg/Nm3的H2S。较低温度工艺，例如天然气液化装置或脱氮单元的规格，通常规定小于50ppm的CO2。
[0009]污染物与烃的分离是困难的，和因此已经进行了大量的工作来开发烃/污染物分离方法。这些方法可分为三大类：溶剂吸收(物理、化学和混合)、固体吸附和蒸馏。
[0010]通过蒸馏分离一些混合物可以相对简单和，因此广泛用于天然气工业。然而，天然气烃(主要是甲烷)和天然气中最常见的污染物之一(二氧化碳)的混合物的蒸馏可能存在显著的困难。常规蒸馏原理和常规蒸馏设备基于在整个蒸馏塔中仅存在气相和液相。如果期望管道或更好质量的烃产物，则通过蒸馏将CO2与甲烷分离牵涉导致CO2固化的温度和压力条件。所涉及的温度是通常称为深冷温度的冷温度(即，约
‑
40℃(
‑
40
°
F)和更低的任何温度)。
[0011]某些深冷蒸馏可以克服以上提及的困难。这些深冷蒸馏提供了在形成固体的污染物与烃分离期间处理固体的形成和随后熔融的适当机构。在特定的温度和压力条件下与烃和污染物的蒸气
‑
液体混合物平衡的固体污染物形成发生在蒸馏塔的受控冷冻区区段中。蒸馏塔的下部区段也可以辅助污染物与烃的分离，但是下部区段在不形成固体的温度和压
力下操作。
[0012]在使用受控冷冻区区段的已知深冷蒸馏应用中，将进料料流干燥并预冷却至约
‑
51℃(
‑
60
°
F)的温度，然后在受控冷冻区区段和熔融塔盘的下方引入蒸馏塔。冷却的进料料流的蒸气组分与从塔的汽提段上升的蒸气结合并通过熔融塔盘上的液体鼓泡。这具有若干有益的目的，其中包括：上升的蒸气料流被冷却并且一部分CO2被冷凝，从而导致较冷且较清洁的气体料流进入受控冷冻区喷雾室的开放部分；当上升的蒸气料流进入受控冷冻区喷雾室时该料流均匀地经过塔横截面分布；通过来自使蒸气冷却的显热和来自使气体料流中一部分CO2冷凝的潜热提供大部分所需的熔融塔盘热量输入；并且剧烈混合熔融塔盘液体，这有利于落入熔融塔盘中固体CO2颗粒的熔化及本体液体温度仅在CO2熔点以上2至3
°
F。然而，使用受控冷冻区区段的深冷蒸馏应用利用几种不同的机构来降低各种进料料流的温度。提供更有效的冷却机构将是有益的。
[0013]污染也可能是烃燃烧后的挑战(例如，在发电厂)。烃的燃烧产生"烟道气"，其包括CO2、水蒸气、二氧化硫和氮氧化物。在燃烧后再捕获过程中，从燃烧产生的烟道气中分离并捕获CO2。从烟道气中再捕集CO2的工序类似于从酸性气体中分离CO2的溶剂吸收工序。例如，当CO2沿烟囱或烟窗向上行进时"过滤器"可以有助于捕获CO2。该过滤器包括吸收CO2的溶剂。然后可以加热溶剂以产生水蒸气和浓缩的CO2料流。可以将浓缩的CO2料流压缩和/或可以使用换热器降低浓缩的CO2料流的温度。至少一部分CO2在换热器内冷凝，从而产生固体或液体冷凝相CO2组分和轻质气体组分。然后可以回收冷凝相CO2组分。然而，由于可能牵涉的高程度压缩使用此类技术从烟道气回收CO2产物可能是昂贵的。
[0014]一旦CO2已经从酸性气体进料中分离或从烟道气进料中再捕集，则可以将CO2注入附近的井或储存地层中，和/或可以将CO2运输(例如通过管线)到合适的储存地点。然而，CO2必须首先被冷却和/或压缩以供储存和/或运输，这需要大量能量。提供更有效的CO2冷却和/或压缩机构将是有益的。
[0015]许多天然气来源在与天然气的任何商业市场相距很远的世界的部分地区。当管道运输不可行时，通常将生产的天然气加工成液化天然气(其称为"LNG")以供运输到市场。因此，天然气作为LNG被运输到LNG可用于加热、发电或工业用途的位置。LNG通常在约
‑
162℃(
‑
260
°
F)的温度下和在基本上大气压下储存和/或运输。然而，LNG通常不能以非常冷的液体形式被消费者利用。因此，为了用作燃料或插入市场管道，LNG必须转换回气态以供分布到消费者。LNG在称为再气化的工艺中被加热和/或汽化。通常，LNG再气化装置位于海港附近，或者在陆地上或者在浮船上，以便于从全球接收LNG。为了在管道温度和/或压力下供应汽化气体，可以首先将热量添加到深冷LNG料流中。热量可以来自各种来源，例如：(1)燃烧再气化的LNG(因此损失被消耗的那部分气体的市场价值)，(2)温水，(3)暖空气，或(4)工业放热工艺。将LNG的再气化与一个或多个其它工业过程集成以更有效地利用否则被浪费的热能将是有益的。
[0016]专利技术概述
[0017]本专利技术公开内容的实施方案涉及烃精炼工艺(包括液化天然气("LNG")再气化工艺)与用于从酸性气体和/或烟道气进料料流中分离污染物的工艺的集成。
[0018]本专利技术公开内容的实施方案涉及用于深冷分离污染物和LNG再气化的方法，其中这两种方法利用共同制冷设备和/或燃料气体使用或围绕共同制冷设备和/或燃料气体使
用集成。
[0019]本专利技术公开内容的实施方案涉及使用溶剂分离污染物和LNG再气化的方法，其中这两种方法利用共同制冷设备和/或燃料气体使用或围绕共同制冷设备和/或燃料气体使用集成。
[0020]本专利技术公开内容的实施方案涉及一种集成系统，其包括：用于从输入进料料流中分离污染物的组件；联接至第一管线的换热器，其中：第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成系统，其包括：用于从输入进料料流中分离污染物的组件；联接至第一管线的换热器，其中：第一管线联接至用于分离污染物的组件，和换热器冷却第一管线中的第一进料料流；和包括汽化器的液化天然气("LNG")再气化系统，其中：汽化器加热LNG再气化系统的LNG料流，和换热器充当汽化器。2.根据权利要求1所述的集成系统，其中：用于分离污染物的组件包括深冷蒸馏塔，和污染物包括二氧化碳。3.根据权利要求2所述的集成系统，其中深冷蒸馏塔包括：允许蒸气从其向上上升的蒸馏段；用于将输入进料料流引导至深冷蒸馏塔中的一个或多个管线；位于蒸馏段上方的受控冷冻区区段，构造并布置该受控冷冻区以由输入进料料流形成固体，该受控冷冻区区段包括：在受控冷冻区的上部区段中的喷射组合体，和在受控冷冻区的下部区段中的熔融塔盘组合体，其中熔融塔盘组合体包括：将来自蒸馏段的蒸气引导至由熔融塔盘组合体保留的液体中的至少一个蒸气料流提升管，和经定位以允许由熔融塔盘组合体保留的部分液体离开受控冷冻区区段的一个或多个排出开口；经布置以通过与加热流体的间接换热来加热该部分液体的塔式换热器；和在该部分液体已经在塔式换热器中被加热之后将该部分液体返回到熔融塔盘组合体的一个或多个返回入口。4.根据权利要求2或3所述的集成系统，进一步包括联接至第二管线的第二换热器，其中：第二管线联接至深冷蒸馏塔，第二换热器冷却第二管线中的第二进料料流，LNG再气化系统进一步包括第二汽化器，第二汽化器加热LNG再气化系统的第二LNG料流，第二换热器充当第二汽化器，第一管线将第一进料料流从换热器引导至深冷蒸馏塔，和第二管线将第二进料料流从深冷蒸馏塔引导至第二换热器。5.根据权利要求4所述的集成系统，进一步包括：LNG再气化系统的储罐；将LNG料流从储罐引导至汽化器的第一LNG管线；和将第二LNG料流从储罐引导至第二汽化器的第二LNG管线。6.根据权利要求2或3所述的集成系统，进一步包括：
LNG再气化系统的储罐；和将LNG料流从储罐引导至汽化器的LNG管线。7.根据权利要求2所述的集成系统，进一步包括：分离器，其中：将来自汽化器的输出物引导至分离器，和将来自换热器的输出物引导至分离器；和回流泵，其中：将来自分离器的非气态输出物引导至回流泵，将来自回流泵的输出物引导至深冷蒸馏塔，和将分离器的气态输出物作...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
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：