从气流中除去酸气体制造技术

技术编号:7153248 阅读:193 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
提供用于分离流体的气体处理设备。所述设备包括串联放置的顺流接触器。每个顺流接触器接收包括不吸收气体如烃气体或氮气的气体流。气体流也包括酸气体或其它污染物。每个顺流接触器也接收液体溶剂流。然后顺流接触器每个释放脱硫的气体流和气体处理溶液。在一个处理方向,接触器被布置以输送逐步脱硫的气体流。在相反的处理方向,接触器被布置以输送逐步富集的气体处理溶液。一方面,设备至少包括第一顺流接触器、第二顺流接触器和最终顺流接触器。但是,可以使用任何数量的至少两个顺流分离器。也提供了用于分离气体流的方法和过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从气流中除去酸气体交叉引用相关申请本申请要求2008年10月14日提交的美国临时申请号61/105,343的权益。专利技术背景专利
本专利技术涉及流体分离领域。更具体地,本专利技术涉及从烃流体流或烟道气流分离酸气体。技术讨论从油层生产烃时常携带有非烃气体的附带产物。这样的气体包括污染物如硫化氢 (H2S)和二氧化碳(CO2)。当H2S和CO2作为烃气体流(如甲烷或乙烷)的部分被生产时,粗气体流有时被称作“酸性气体”。H2S和(X)2常常被统称为“酸气体”。酸气体也可以与合成气体流或与精炼厂气体流相关。也可以通过燃烧碳质材料如煤、天然气或其他碳质燃料来产生酸气体。在任何情况下,粗气体流可以包含其它“酸性”杂质。这些包括硫醇以及其它痕量硫化合物。应当在工业使用或居家使用之前除去这样的杂质。虽然已经长久使用分离方法捕集H2S、硫醇和痕量硫化合物,CO2却常常被简单地排入大气中。但是,排放CO2的行为正在接受更多的监督,尤其是在已经签署要求减少CO2 排放的京都议定书的国家。因此,除去(X)2的方法倍受操作气体处理设备的工业尤其是生产油和气体的工业所关注。已经设计出从粗天然气流除去酸气体的方法。在一些情况下,使用低温气体处理。 在其它情况下,用溶剂处理烃流体流。溶剂可以包括化学溶剂如胺。用于酸性气体处理的胺的实例包括单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。物理溶剂有时被用来代替胺溶剂。实例包括%1以01 和Rectisol 。在一些情况下使用混合溶剂,意即物理溶剂和化学溶剂的混合物。一个实例是Sulfinol 。但是,使用胺基酸气体脱除溶剂是最普通的。胺基溶剂依赖于与酸气体的化学反应。反应过程有时称为“气体脱硫”。这样的化学反应一般比物理基溶剂更有效,尤其是在原料气压低于约300psia(2. 07MPa)时。有一些情况使用特殊的化学溶剂如FLEXS0RB ,尤其是用于选择性地从含(X)2气体流除去H2S。气体脱硫方法的结果是,生成处理的或“脱硫的”气体流。脱硫气体流已基本脱除 H2S和/或(X)2组分。脱硫气可以被进一步处理以回收液体,即,通过冷凝出较重的烃气体。 可选地,如果(X)2浓度小于例如约50ppm,脱硫气体可以被销售进入管道或用于液化天然气 (LNG)原料。此外,脱硫气体流可以被用作气变液过程(gas-to-liquids process)的原料, 然后最终用于制造蜡、丁烷、润滑剂、乙二醇和其它石油基产品。提取的ω2可以被销售或另外用于强化采油操作。传统地,使用化学溶剂脱除酸气体包括使粗天然气流与溶剂逆流 (counter-currently)接触。粗气体流被引入接触塔的底部部分。同时,溶剂溶液被导向塔的顶部部分。塔具有塔盘、填料(packings)或其它“内含物”。随着液体溶剂通过内含物泻下,其吸收不期望的酸气体组分,携带其通过接触塔的底部,成为“富”溶剂溶液的部分。同时,基本脱除了和/或(X)2的气态流体从塔的顶部流出。常见的是,使用各种吸收性液体从气体或烃液体流吸收酸气体(H2S和/或CO2)。 吸收后,吸收性液体被称为“富的”。吸收后,再生过程(也称作解吸)可被用于从吸收性液体的活性溶剂分离酸气体。这产生了“贫”溶剂,其然后典型地被回收用于进一步吸收。气体脱硫过程的实例示于附图说明图1。图1是用于从粗气体流脱除酸气体的已知气体处理设备的示意图。用于使CO2与贫溶剂逆流接触的图解的塔见114。塔114内粗气体流和液体溶剂之间的猛烈接触允许CO2(或其它酸气体)被溶剂吸收。图1的设备在以下更加详细地讨论。已知的用于净化掉H2S和CO2的逆流接触塔(如塔114)往往很大且笨重。这对于海底油和气体开采应用来说尤其困难。因此,存在对于改进的气体处理设备的需要,其可用于从油和气采出附带的烃气体流除去酸气体,其主要使用较小的顺流接触设备。应当注意,名称为“酸气体脱除(Acid Gas Removal) ”的国际专利公开WO 03/0722 教导了包括两个“混合器(mixers) ”的“接触单元(contactor unit)50”的使用。 混合器的一个或两个可以是用于脱除酸气体的顺流装置。在气体(预处理的气体流5a)被送入传统的逆流柱(接触器1)之前,混合器进行酸性气体流(流幻的预处理。接触器单元50中的两个混合器仅接收用于预处理过程的半贫胺。该半贫胺来自设备内四个分离的 “用过的”胺流四、30、36和53。离开接触器单元50的预处理的气体流fe保持仅部分脱硫。 进一步的酸气体脱除发生在传统的逆流柱1中,其使用来自再生单元11的再生胺。最近,从发电厂和其它类型的工厂的烟道气捕集和捕获CO2已受关注。据有关估计,美国所有CO2排放的约40%由电厂产生。期望捕集CO2并将其储存在地下油层中或者可能使用它作为易混的强化采油(EOR)剂以采出额外的油。因此,对于可用于从发电厂的烟道气脱除CO2的改进的气体处理设备仍然存在需要。专利技术概述提供了气体处理设备以分离流体流的组分。流体流包括至少一种不吸收气体和酸气体。酸气体可以是二氧化碳、硫化氢或其组合。流体流可以是例如来自烃采收操作中的气体流、来自工厂的烟道气流或者在气体处理设备内产生的气体流。可选地,流体流可以是来自炼油厂的酸性气体流,如来自催化加氢脱硫过程的气体流、来自克劳斯硫回收过程的尾气流、来自要求富集的溶剂再生过程的酸气体流或合成气体流。设备包括多个串联放置的顺流接触器。每个顺流接触器接收包括不吸收气体和酸气体的气体流。例如,不吸收气体可以是氮或烃气体。每个顺流接触器也接收液体溶剂流。 然后顺流接触器各自释放脱硫气体流和分离的气体处理溶液。在一个处理方向,接触器被布置为运送逐渐脱硫的气体流。在相反的处理方向,接触器被布置为运送逐渐富集气体处理溶液。设备包括第一顺流接触器和至少最终顺流接触器。任何数量的中间顺流接触器即第二接触器、第三接触器等可以被用于进一步减少流体流中酸气体的含量。串联使用的接触器的数量取决于原始气体流中酸气体的浓度和期望脱除酸气体的程度或期望的“脱硫”程度。第一顺流接触器被配置为接收(i)含有不吸收气体和酸气体的初始气体流和 (ii)第二液体溶剂。第二液体溶剂由后面串联的接触器产生,其可以是第二接触器,或者如果仅使用两个接触器,则是最终接触器。第一接触器也被配置为释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液。设备任选地包括与第一顺流接触器串联的第二顺流接触器。第二接触器被配置为接收(i)第一部分脱硫气体流和(ii)第三液体溶剂。第三液体溶剂由后面串联的接触器产生,其可以是第四接触器,或者,如果仅使用三个接触器,则是最终接触器。第二接触器也被配置为释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液。在该情况下,第二部分负荷的气体处理溶液是第二液体溶剂。最终接触器与第一接触器和任意其它接触器串联,所述任意其它接触器任选地在第一接触器和最终接触器中间使用。一个实例是第二接触器。最终顺流接触器被配置为接收(i)随后的脱硫气体流和(ii)再生液体溶剂。后面的接触器也被配置为释放(iii)最终的脱硫气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液。当仅第二接触器被用在第一接触器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于分离流体流的气体处理设备,所述设备包括:第一顺流接触器,其被配置为接收(i)含有不吸收气体和酸气体的初始气体流和(ii)第二液体溶剂,所述第一顺流接触器也被配置为释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液;和最终顺流接触器,其被配置为接收(i)先前的部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂,并且被配置为释放(iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液,其中所述初始气体流是以下的至少一种:来自克劳斯硫回收方法的尾气流,来自要求富含H2S的溶剂再生方法的酸气体流,合成气体流,来自水泥厂的酸气体,和在所述气体处理设备中内部产生的气体流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/105,3432008年10月14日1.用于分离流体流的气体处理设备,所述设备包括第一顺流接触器,其被配置为接收(i)含有不吸收气体和酸气体的初始气体流和(ii) 第二液体溶剂,所述第一顺流接触器也被配置为释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv) 第一部分负荷的气体处理溶液;和最终顺流接触器,其被配置为接收(i)先前的部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂,并且被配置为释放(iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液,其中所述初始气体流是以下的至少一种 来自克劳斯硫回收方法的尾气流, 来自要求富含H2S的溶剂再生方法的酸气体流, 合成气体流, 来自水泥厂的酸气体,和在所述气体处理设备中内部产生的气体流。2.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中在所述气体处理设备中内部产生的气体流是来自闪蒸桶的闪蒸气体流,或来自再生器的杂质流。3.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中由所述第一顺流接触器接收的所述酸气体主要包括二氧化碳;和选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以优先从包括烃的气体流除去二氧化碳。4.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中由所述第一顺流接触器接收的所述酸气体主要包括硫化氢;和选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以优先从包括烃的气体流除去硫化氢。5.根据权利要求1所述的气体处理设备,其进一步包括第二顺流接触器,其被配置为接收(i)所述第一部分脱硫气体流和(ii)第三液体溶剂,并且被配置为释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液;以及所述再生液体溶剂至少部分地由再生溶剂流组成,藉此从至少所述第一部分负荷的气体处理溶液中基本除去酸气体。6.根据权利要求5所述的气体处理设备,其进一步包括闪蒸桶,其用于从所述第二部分负荷的气体处理溶液释放烃和H2O蒸气;和泵,其用于在所述第二部分负荷的气体处理溶液进入所述第一顺流接触器之前使所述第二部分负荷的气体处理溶液增压。7.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或其组合包括短接触时间混合设备,所述混合设备具有离心混合器、静态混合器、除雾器、文丘里管、静电沉淀器和喷射式混合器的至少一种。8.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中所述第一顺流接触器和所述第二顺流接触器放置在壳内;和所述壳被冷却。9.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中围绕所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器或两者放置套;以及使冷却介质在所述套内循环。10.根据权利要求5所述的气体处理设备,其进一步包括第三顺流接触器,其被配置为接收(i)所述第二部分脱硫的气体流和(ii)第四液体溶剂,并被配置为释放(iii)第三部分脱硫的气体流和(iv)第三部分负荷的气体处理溶液; 并且其中由所述第二顺流接触器接收的所述第三液体溶剂包括由所述第三顺流接触器释放的所述第三部分负荷的气体处理溶液;和所述第二部分负荷的气体处理溶液重度负荷酸气体。11.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂包括再生的第一部分负荷的气体处理溶液。12.根据权利要求11所述的气体处理设备,其中由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂进一步包括所述第二部分负荷的气体处理溶液,以使所述第一和第二部分负荷的气体处理溶液一起被再生以形成由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂。13.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中由所述第一接触器接收的所述第二液体溶剂至少部分地包括再生的溶剂流。14.根据权利要求5所述的气体处理设备,其进一步包括用于冷却所述第二部分负荷的气体处理溶液的冷却器。15.根据权利要求5所述的气体处理设备,其中所述第一顺流接触器的运行温度不同于所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或两者的运行温度。16.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中进入所述第一顺流接触器的所述流体流的入口压力为约15至lOOpsig。17.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括胺。18.根据权利要求17所述的气体处理设备,其中所述胺包括仲胺、伯胺、叔胺或其组合。19.根据权利要求1所述的气体处理设备,其中所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括物理溶剂或者含有物理溶剂和化学溶剂的混合物的溶剂。20.在气体处理设备中分离初始气体流的方法,所述气体流包括不吸收气体和酸气体, 所述方法包括至少提供第一顺流接触器、第二顺流接触器和最终顺流接触器,这些顺流接触器的每一个被配置为(i)接收气体流和液体溶剂以及(ii)释放脱硫气体流和分离的负荷的气体处理溶液;布置所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器和所述最终顺流接触器以串联地运送各个脱硫的气体流为逐步脱硫的气体流;进一步布置所述最终顺流接触器、所述第二顺流接触器和所述第一顺流接触器以串联地运送各个气体处理溶液为逐步富集的气体处理溶液;运送再生液体溶剂至所述最终顺流接触器;和运行所述气体处理设备以从所述初始气体流除去酸气体并运送最终脱硫气体流。21.根据权利要求20所述的方法,其中所述不吸收气体包括烃气体或氮气。22.根据权利要求21所述的方法,其中所述第一顺流接触器接收(i)所述初始气体流和(ii)第二液体溶剂,并释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液;所述第二顺流接触器接收(i)来自所述第一顺流接触器的所述第一部分脱硫的气体流和(ii)第三液体溶剂,和释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液;和所述最终顺流接触器接收(i)先前的部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂,和释放 (iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液。23.根据权利要求20所述的方法,其中所述初始气体流是以下的至少一种 来自克劳斯硫回收方法的尾气流,来自要求富含的溶剂再生方法的酸气体流, 来自水泥厂的酸气体,和在所述气体处理设备中内部产生的气体流。24.根据权利要求23所述的方法,其中在所述气体处理设备中内部产生的气体流是 来自闪蒸桶的闪蒸气体流,或来自再生器的杂质流。25.根据权利要求21所述的方法,其中 所述酸气体主要包括二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·S·诺斯罗普
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:US

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