脱除酸性气体的装置和方法制造方法及图纸

一种装置，包含：　　　　被构建成由贫含硫化氢的物理溶剂生产超贫物理溶剂的真空汽提塔；和　　　　高压闪蒸罐和中压闪蒸罐中的至少一个，其与上述真空汽提塔相连，其中该高压闪蒸罐和中压闪蒸罐中的至少一个为上述真空汽提塔提供基本上无硫化氢的汽提气体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利
为从进料气体中脱除酸性气体，尤其是涉及从高二氧化碳和硫化氢浓度的进料气体中脱除酸性气体。
技术介绍
从不同气体流中脱除酸性气体，尤其是从天然气中脱除二氧化碳，由于不同气体源中酸性气体含量相对较高或随时间增加而成为越来越重要的工艺。例如，源自阿拉斯加、北美大陆、挪威、东南亚或墨西哥湾的不同天然气含有约20％到约75％范围的二氧化碳。除此之外，不同气田的酸性气体也含有相当大浓度的硫化氢，这些硫化氢一般需要脱除以满足管线质量标准。例如，在一种常用的酸性气体脱除工艺中，一种化学溶剂(如胺溶剂)被用来脱除酸性气体，其典型地需要在硫装置中额外处理分离出的酸性气体以将再生溶剂中的硫化氢转化为副产物硫。这种酸性气体脱除工艺和硫装置相结合通常是能量密集型以及高成本的。不仅如此，在当今日益萎缩的硫市场如此生产的硫只有很少商业价值，其结果是被处理掉这就进一步为该操作增加花费。作为替换，膜系统可被用于从气态进料流中物理分离酸性气体。膜系统通常非常适用于对不同气体体积和产品气体标准的处理。而且，膜系统相对紧密且通常无移动部件，因此，使用该系统对海上气体处理来说是特别可行的选择。然而，所有或几乎所有单级膜分离器相对没有选择性，并且因此而生成有相对高甲烷和烃含量的二氧化碳渗透流(其被排出、焚化或用作低BTU的燃料气)。因此，相对高的甲烷和烃的流失常常致使该工艺的使用不理想和不经济。为减少这些损失，可使用带级间再压缩的多级膜分离器。但是，这些系统经常是能量密集型和高成本的。在另一例子中，使用物理溶剂从进料气中脱除酸性气体，其对于处理有高酸性气体分压气体尤为有利，因为物理溶剂的潜在处理能力随着酸性气体分压的增加而增大(Henry定律)。用物理溶剂时，对特定酸性气体的吸收主要依赖于特定溶剂的使用，而且更进一步依赖于该溶剂的压力和温度。例如，甲醇可被用作低沸点有机物理溶剂，如Herbert等的US2,863,527中所示例的。但是，为维持溶剂于低温温度所需的制冷剂冷却要求相对高，而且该工艺一般表现出比预想吸收更多的甲烷和乙烷，因而再压缩和回收需要大量的能量输入。典型的物理溶剂工艺在现有技术的附图说明图1中有示例，其从概念上讲相对简单并且涉及使用冷的贫溶剂从进料气体中脱除二氧化碳。溶剂通过连续闪蒸到低压而再生，然后闪蒸溶剂被泵送到吸收器，在此使用外部制冷使溶剂被冷却(在富溶剂或者贫溶剂循环中)，在大多数情况下，溶剂再生需要蒸汽或烧燃料的加热器。物理溶剂工艺一般对大量酸性气体脱除有利(例如被处理气体有1～2％残余酸性气体)。但是，脱除酸性气体，尤其是硫化氢到满足管线气体质量要求的水平通常是困难的。而且，典型的传统工艺要求用加热或蒸汽再生溶剂，这往往是相对来说能量密集的。如溶剂再生不采用加热，目前所知的闪蒸再生工艺将不会生成足够贫的溶剂用于气体处理以满足硫化氢管线标准要求。因此，尽管现有很多装置和方法可从进料气中脱除酸性气体，但是所有的或几乎所有的装置和方法都有这样或那样的缺点。在其它方面，被处理气体中硫化氢水平通常对于现有标准来说高的无法接受，如果不进一步处理，那么该处理后的气体通常不能满足管线标准。不仅如此，现有工艺倾向于需要大量能量以将酸性气体浓度降低到管线标准并导致烃的显著损失。因此，仍然还存在提供脱除酸性气体的改进方法和装置之必要。专利技术简述本专利技术针对使用物理溶剂从进料气流中，其中溶剂是使用基本上无硫化氢的汽提气体到真空汽提塔而再生为超贫溶剂。因此，本专利技术主题的一个特别优选方面是，一种含有真空汽提塔的装置，该汽提塔被构建成从含贫硫化氢的物理溶剂生产超贫物理溶剂。预想的装置将进一步包括向真空汽提塔提供基本上无硫化氢的汽提气体的高压闪蒸容器和/或中压闪蒸容器。进一步预想的装置包括一种吸收器，其可以以等温梯度或以从顶到底降低的温度梯度操作，并且接收含至少10mol％二氧化碳和至少500ppm硫化氢的进料气体(典型地，至少部分脱水，和/或压力至少1000psig)。对于溶剂中硫化氢含量，通常预期含硫化氢的贫物理溶剂包含至少100ppm硫化氢，超贫物理溶剂含不超过100ppm(最典型为不超过10ppm)硫化氢。基本上无硫化氢的汽提气优选包含至少95mol％的二氧化碳。在本专利技术主题更进一步预期的方面，该装置也可包括一种分离器，在该分离器中酸性气体从富溶剂中被分离，因而产生含硫化氢的贫物理溶剂(其中部分酸性气体被压缩并被注入到地层(formation)中)。额外地，真空汽提塔可进一步产生第二酸性气体并与从分离器出来的酸性气体相结合。因此，生产超贫物理溶剂的方法可包括步骤一在高压闪蒸容器和中压闪蒸容器的至少一个中从物理溶剂中分离出基本上无硫化氢的汽提气。在另一步骤中，在真空汽提塔中从含硫化氢的贫物理溶剂中汽提硫化氢以形成超贫物理溶剂。对于不同的构造和其它操作参数，也适用如上所述的同样的考虑。通过下面对本专利技术优选的实施方案的详细叙述将会使本专利技术不同的目标、特征、方面和优点变得更明显。附图简述图1是用物理溶剂脱除酸性气体的现有技术的示意2是根据本专利技术主题的脱除酸性气体装置构造的举例示意图。专利技术详述本专利技术人发现酸性气体，尤其是二氧化碳，可利用这样的构造和方法从含二氧化碳和硫化氢的进料气体中被脱除，在所述构造和方法中，使用来自进料气体的闪蒸气体以便从也被用来脱除二氧化碳的贫物理溶剂中汽提硫化氢。在特别优选的构造中，预想汽提塔是在真空压力下操作(典型地为约1～10psia)，其中汽提气体由溶剂再生工艺中的高压和中压闪蒸提供。进一步优选的是高压和中压闪蒸条件以及闪蒸的气体量被优选，以使闪蒸气体包含主要是轻质烃和一些二氧化碳，但基本上无硫化氢(例如不超过1000ppm，典型地为不超过100ppm，更典型地为不超过10ppmv)。因此，应当认识到真空汽提塔能产生去除了硫化氢(例如不超过10ppm)，并适合处理酸性气体到低硫化氢水平的贫溶剂。在此所用的与吸收器中的物理溶剂联系在一起的术语“等温梯度”意思是指吸收器上部物理溶剂的温度与吸收器中部和下部物理溶剂的温度基本上相同(例如温度的绝对偏差不超过10°F)。同样地，在此所用的术语“从顶到底降低的温度梯度” 意思是指吸收器上部物理溶剂的温度比吸收器中部和下部物理溶剂的温度高。进一步在此所用的并与塔或吸收器有关的术语“上部”和“下部”应被理解为彼此相对而言的。例如，从塔或吸收器的“上部”放出或加入物流意思是指放出或加入是在一个与从同一塔或吸收器的“下部”区域放出的物流相比而言的一个更高位置(当塔或吸收器在运行时是指相对于地面)。从另一个视角来看，术语“上部”可因此而指的是塔或吸收器的上半部，而术语“下部”可因此而指塔或吸收器的下半部。同样地，在使用术语“中部”之时，应当理解成塔或吸收器的“中部”是“上部”和“下部”的中间位置。但是，当“上部”、“中部”和“下部”被用于指塔或吸收器时，应当理解为该塔可被这些术语严格地划分为三段。进一步在此所用的，与数值相结合的术语“约”是指数值的绝对偏差小于或等于10％，除非在其它地方另有描述。因此，例如术语“约10mol％”包括9mol％(含9mol％)到11mol％(含11mol％)的范围。在如图2所述的优选的构造中，一种示范性装置包含一种气体脱水单元10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】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·麦，
申请(专利权)人：弗劳尔公司，
类型：发明
国别省市：