使用并流分离装置从烃气流中去除酸性气体的低温系统制造方法及图纸

提供了用于从原料气流中去除酸性气体的系统。该系统包括低温蒸馏柱。低温蒸馏柱接收脱水的并冷却的酸气流，并将酸气流分离为主要由甲烷组成的塔顶气流和主要由二氧化碳组成的塔底酸性气体流。该系统还包括一系列并流接触器。可串联放置并流接触器以接收塔底酸性气体流并再次捕获任何夹带的甲烷气体。可选地或另外地，可串联放置并流接触器以接收塔顶气流，并使用回流液体如甲烷使它脱硫。在这种情况下，任选地将脱硫气体液化并输送用于商业出售，或用作装置内燃料气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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中分离二氧化碳和其它酸性气体。背景此章节意欲介绍现有技术的各个方面。相信本讨论有助于为促进本公开的具体方面的更好理解提供框架。因此，应当理解应该以这个角度阅读本章节，并且不必承认是现有技术。从储层中采收烃时常与它一起携带有非烃气体的附带产物。这种气体包括污染物如二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)。当CO2和H2S作为烃气流(如甲烷(C1)或乙烷(C2))的部分产生时，该气流有时被称作为“酸气”。酸气通常被处理以去除C02、H2S和其它污染物，然后将它送往下游以进一步加工或出售。酸性气体的去除产生“脱硫”烃气流。脱硫流可用作环境可接收燃料或作为化学品或气-液转化设备的原料。可冷却脱硫气流以形成液化天然气或LNG。气体分离过程产生了关于处置分离的污染物的问题。在某些情况下，浓的酸性气体(主要由H2S和CO2组成)被送到硫回收单元(“SRU”)。SRU转化H2S为良性的元素硫。但是，在一些地区(如里海区域)，因为有限的市场，额外的元素硫生产是不合需要的。因此，成百万吨的硫已经存放在世界一些地区的大的地上区域中，最为显著的是加拿大和哈萨克斯坦。当硫被贮存在陆地上，与酸性气体有关的二氧化碳常常地被排至大气中。但是，实行排放0)2有时是不期望的。最小化CO2排放的一项建议是被称为酸性气体注入(“AGI”)的方法。AGI意指不需要的酸气在压力下被再次注入至地下地层(subterranean formation)并且被隔绝以备可能以后的应用。可选地，二氧化碳用于形成人工储层压力，用于提高采收率法米油操作。为了促进AGI，期望具有这样的气体处理设备，其从烃气中有效分离出酸性气体成分。一些天然气储层含有相对低的烃百分含量(例如少于40%)和高的酸性气体百分含量，主要是二氧化碳，但也有硫化氢、硫化羰、二硫化碳和各种硫醇。在这些情况下，可有利地采用低温气体处理。低温气体处理是有时用于气体分离的蒸馏方法。但是，常规低温蒸馏塔可能是大体积的和/或对于海上容器和平台产生重量分布问题。而且，对于具有异常高水平co2(如大于大约30mol.%)的气流，可能需要额外处理以去除夹带在塔底液流中的甲烷，或以去除夹带在塔顶气流中的二氧化碳。关于酸气的低温蒸馏也存在挑战。例如在较高CO2浓度，例如，总压力小于大约700psig下大于大约5mol. %, CO2可能在低温蒸懼塔中冻结为固体。作为固体的CO2的形成中断了低温蒸馏过程。因此，存在对于解决以上指出的一个或多个问题的改进低温蒸馏系统的需要。概述提供了从原料气流中去除酸性气体的系统，包括组件(a) - (e) (a)脱水容器，用于接收原料气流并将原料气流分离为脱水原料气流和基本上由含水流体组成的流，(b)热交换器，用于冷却脱水气流并且释放冷却酸气流，(c)低温蒸馏塔，其接收冷却酸气流并将冷却酸气流分离为(i)主要由甲烷组成的塔顶气流，和(ii)主要由二氧化碳组成的塔底液化酸性气体流，(d)最终并流接触器，和(e)第一并流接触器。在一个或多个实施方式中，本系统利用与常规系统相比尺寸显著减小的下部蒸馏段。在一些实施方式中，完全去除下部蒸馏段。在一个或多个实施方式中，构造该系统使得使用一系列小型并流分离装置捕获冷却塔底液流中夹带的甲烷气体，并且再次引导返回至控制冻结段。在一个或多个实施方式中，构造该系统以使用一系列小型并流分离装置捕获塔顶甲烷气流中夹带的二氧化碳，并再引导返回至控制冻结段。还提供了使用从原料气流中去除酸性气体的系统的方法。附图简述为了更好理解本专利技术的方式，某些图、表、和/或流程图被附于此。但是，应当注意图仅阐述了本专利技术选择的实施方式并且因此不能被认为是范围的限制，因为本专利技术可允许其它等价的有效实施方式和应用。附图说明图1是在一个实施方式中例证性低温蒸馏塔的侧视图。冷却原料气流被注入至塔的中间控制冻结区。图2是显示在一个实施方式中根据本专利技术从气流中去除酸性气体的气体处理设备的示意图。气体处理设备采用一系列并流接触器，用于从塔底酸性气体流中再次捕获甲烧。图3提供了显示在一个可选实施方式中根据本专利技术从气流中去除酸性气体的气体处理设备的示意图。该气体处理设备采用一系列并流接触器，用于进一步使来自塔顶气流中的甲烧脱硫。某些实施方式方式的详述定义如本文使用，术语“烃”指主要包括一如果不是排它地一元素氢和碳的有机化合物。烃通常分为两类脂肪族或直链烃和环状的或闭环烃，包括环萜。含烃物质的实例包括天然气、油、煤和可用作燃料或提高品质为燃料的浙青的任意形式。如本文使用，术语“烃流体”指气体或液体的烃或烃的混合物。例如，烃流体可包括在形成条件下、在处理条件下或在环境条件下(15°C和I个大气压)气体或液体的烃或烃的混合物。烃流体可包括例如油、天然气、煤床甲烷、页岩油、热解油、裂解气、煤的热解产物和气态或液态的其它烃。术语“传质装置”指接收待接触的流体并且如通过重力流动传递这些流体至其它物体上的任何物体。一个非限制性实例是汽提出某些组分的塔盘。栅格填料是另一实例。如本文使用，术语“流体”指气体、液体、液体和气体的组合,也指气体和固体的组合以及液体和固体的组合。如本文使用，术语“冷凝烃”指在大约15°C和一个绝对大气压下冷凝的那些烃。冷凝烃可包括例如具有大于4的碳原子数的烃的混合物。如本文使用，术语“重质烃”指具有多于一个碳原子的烃。主要的实例包括乙烷、丙烧和丁烧。其它实例包括戍烧、芳族化合物或金刚烃(diamondoids)。如本文使用，术语“闭环制冷系统”指其中外部工作流体如丙烷或乙烯用作冷却剂以冷却塔顶甲烷流的任何制冷系统。这与其中一部分塔顶甲烷流自身用作为工作流体的“开环制冷系统”形成对比。如本文使用，术语“并流接触装置”或“并流接触器”指以使气流和溶剂流(或液化气，根据可能情况而定)彼此接触同时在接触装置内以大体上相同的方向流动的方式接收(i)气体流和(ii)溶剂或液化气的分离流的容器。非限制性实例包括喷射器和聚结器或静态混合器附加脱液器(deliquidizer)。“非吸收气体”指在气体脱硫过程中不被溶剂或液化气显著吸收的气体。如本文使用，术语“天然气”指从原油井(相关气体)或从地下气层(非相关气体)获得的多组分气体。天然气的组成和压力可显著变化。典型的天然气流含有甲烷(C1)作为重要组分。天然气流也可含有乙烷(C2)、更高分子量的烃和一种或多种酸性气体。天然气也可含有少量污染物如水、氮气、蜡和原油。如本文使用，“酸性气体”指溶解在水中产生酸性溶液的任何气体。酸性气体的非限制性实例包括硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)。含硫化合物包括二硫化碳(CS2)、硫化羰(COS)、硫醇或它们的混合物。术语“液体溶剂”指优先吸收酸性气体从而由气流中去除或“洗掉”至少部分酸性气体组分的基本上为液相的流体。气流可以是烃气流或其它气流，如具有氮气的气流。“脱硫气流”指已经使至少部分酸性气体组分去除的基本上为气相的流体流。如本文使用，关于吸收液体从气流中去除所选择气体组分，术语“贫”和“富”是相对的，分别仅暗指较小或较大程度的所选择气体组分的含量。每个术语“贫”和“富”不必分别指出或要求吸收液体完全没有所选择气体组分或不能吸收更多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.30 US 61/369,377;2011.06.23 US 61/500,3141.用于从原料气流中去除酸性气体的系统，其包括脱水容器，用于接收所述原料气流，并将所述原料气流分离为脱水原料气流和基本上由含水流体组成的流；热交换器，用于冷却所述脱水气流，并释放冷却酸气流；低温蒸馏塔，其接收所述冷却酸气流，并将所述冷却酸气流分离为(i)主要由甲烷组成的塔顶气流和(ii)主要由二氧化碳组成的塔底液化酸性气体流；最终并流接触器，其配置以(i)接收所述塔底液化酸性气体流，(ii)接收来自前面的并流接触器的部分富集甲烷的气流，(iii)将最终富集甲烷的气流释放至所述低温蒸馏塔，和(iv)将第一个部分汽提的酸性气体液体释放至所述前面的并流接触器；以及第一并流接触器，其配置以(i)接收汽提气，(ii)接收来自第二并流接触器的第二个部分汽提的酸性气体液体，(iii)释放最终汽提的酸性气体液体，和(iv)将第一个部分富集甲烷的气流释放至所述第二并流接触器。2.权利要求1所述的系统，其中所述最终汽提的酸性气体液体包括大约98mol.%或更多的酸性气体。3.权利要求2所述的系统，其中通过一个或多个酸性气体注入井将大部分的所述最终汽提的酸性气体液体注入至地下地层。4.权利要求2所述的系统，其中部分的所述最终汽提的酸性气体液体被转移并通过再沸用作所述汽提气的至少一部分。5.权利要求1所述的系统，其中所述低温蒸馏塔包括冻结区；所述冻结区接收所述冷却酸气流、主要由甲烷组成的冷却液体喷淋和来自所述最终并流接触装置的所述最终富集甲烷的气流；并且所述低温蒸馏塔进一步包括所述低温蒸馏塔下游的制冷设备，以冷却所述塔顶甲烷流并将所述塔顶甲烷流的一部分返回至所述低温蒸馏塔作为所述冷却液体喷淋。6.权利要求5所述的系统，其进一步包括所述冻结区下方的融化塔盘，用于接收酸性气体颗粒的冷却浆料，并将基本上没有固体的浆料作为所述塔底液化酸性气体流输送至所述最终并流接触装置。7.权利要求6所述的系统，其中所述塔底液化酸性气体流在不大于大约-70°F的温度下离开所述低温蒸馏塔。8.权利要求5所述的系统，其进一步包括在所述冻结区下方的下部蒸馏区，用于接收酸性气体颗粒的冷却浆料，将所述酸性气体颗粒的浆料至少部分熔化为液流，并将所述液流作为所述塔底液化酸性气体流输送至所述最终并流接触装置。9.权利要求5所述的系统，其进一步包括在所述冻结区上方的上部蒸馏区，用于接收来自所述冻结区的蒸汽并释放所述塔顶气流。10.权利要求2所述的系统，其中所述系统包括仅两个用于处理所述塔底酸性气体流的并流接触器，使得所述最终并流接触器是所述第二并流接触器；所述前面的并流接触器是所述第一并流接触器；所述第一并流接触器释放的所述第一个部分富集甲烷的气流是所述最终并流接触器接收的所述部分富集甲烷的气流；并且所述最终并流接触器释放的所述第一个部分汽提的酸性气体液体是所述第一并流接触器接收的所述第二个部分汽提的酸性气体液体。11.权利要求2所述的系统，其中所述系统包括三个用于处理所述塔底酸性气体流的并流接触器，使得所述前面的并流接触器是所述第二并流接触器；并且所述第二并流接触器被配置以(i)接收来自所述第一并流接触器的所述第一个部分富集甲烷的气流，( )接收来自所述最终并流接触器的所述第一个部分汽提的酸性气体液体，(iii)将第二个部分富集甲烷的气流释放至所述最终并流接触器，和(iv)将所述第二个部分汽提的酸性气体液体释放至所述第一并流接触器。12.权利要求2所述的系统，其中所述系统包括至少三个用于处理所述塔底液化酸性气体流的并流接触器，使得所述最终并流接触器、任何中间并行接触器、所述第二并流接触器和所述第一并流接触器被布置以串联地输送作为逐渐更富集CO2的酸性气体液体的各个汽提酸性气体液体，并且所述第一并流接触器、所述第二并流接触器、任何中间并行接触器和所述最终并流接触器被布置以串联地输送作为逐渐富集甲烷的气流的各个富集甲烷的气流。13.用于从原料气流中去除酸性气体的系统，包括脱水容器，用于接收所述原料气流，并将所述原料气流分离为脱水原料气流和基本上由含水流体组成的流；热交换器，用于冷却所述脱水原料气流，并释放冷却酸气流；低温蒸馏塔，其接收所述冷却酸气流，并将所述冷却酸气流分离为(i)主要由甲烷组成的塔顶气流和(ii)主要由二氧化碳组成的塔底液化酸性气体流；第一并流接触器，其配置以(i)接收所述塔顶气流，(ii)接收来自第二并流接触器的第二个部分富集CO2的回流液体，(iii)将第一个部分脱硫甲烷气流释放至所述第二并流接触器，和(iv)将最终富集CO2的回流液体释放至所述低温蒸馏塔；以及最终...

【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：
国别省市：