專利名稱：在制備超低硫氣體中清除高壓酸氣體的構(gòu)造和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是從進(jìn)料氣體清除酸氣體，特別涉及從具有高C02和H2S含量的高壓氣體清除酸氣體以產(chǎn)生超低硫管道質(zhì)量氣體。
_2]
背景技術(shù)：
隨著許多低硫天然氣田正在耗盡，越來(lái)越需要從酸氣田制備天然氣以滿足當(dāng)前的能量需求。但是，從酸氣田、特別是從高酸氣田(如10 mol%或以上C02和O. 5 mol%或以上H2S的酸氣體)清除酸氣體通常需要顯著的資本投資和操作成本。而且，氣體制備設(shè)備面臨制備期間酸氣體含量增加的挑戰(zhàn)，尤其是將C02重新注入地層。例如，可通過(guò)常規(guī)胺法清除酸氣體，但是，此類方法經(jīng)常不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)殡S著進(jìn)料氣體中酸氣體含量增加，一直需要增加胺循環(huán)，這在溶劑再生時(shí)需要更高蒸汽加熱負(fù)荷，導(dǎo)致 溫室氣體排放增加。而且，化學(xué)溶劑的酸氣體負(fù)載能力(即摩爾酸氣體每摩爾胺)具有上限，這由胺與酸氣體之間的化學(xué)平衡固有支配。另一方面，物理溶劑根據(jù)亨利定律的原理操作。因此,溶劑的酸氣體負(fù)載實(shí)際上隨著進(jìn)料氣體的酸氣體含量而增加,使物理溶劑成為高酸氣田的期望選擇。而且，物理溶劑的溶劑再生方法也經(jīng)常較少問(wèn)題，因?yàn)檫@些溶劑可通過(guò)閃蒸再生一定程度地再生，不需要加熱，這轉(zhuǎn)而使溫室氣體排放減到最少。但是，在無(wú)外部加熱的情況下物理溶劑閃蒸再生只可以使溶劑部分再生，大多數(shù)情況下不適合處理高酸氣體以達(dá)到管道氣規(guī)格(如I mol% C02和4 ppmv或更低H2S)。當(dāng)待處理進(jìn)料氣體含有顯著量烴時(shí)這些問(wèn)題加重，因?yàn)槲锢砣軇┤菀孜沾蠖鄶?shù)烴，導(dǎo)致C02流中烴含量較高，經(jīng)處理的氣流中熱含量較低。用物理溶劑清除酸氣體的一種示例性構(gòu)造和方法描述于我們共同待審的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US09/58955，其中用貧物理溶劑在高壓清除酸氣體，將富溶劑加熱(如用來(lái)自壓縮機(jī)排放和貧溶劑的廢熱)并經(jīng)受閃蒸再生以使貧溶劑再生。此類方法有利地減少再生需要的熱；但是，大多數(shù)情況下只適合具有相對(duì)低H2S含量的進(jìn)料氣體，其中經(jīng)處理的氣體必須符合管道規(guī)格。在其它已知的示例性構(gòu)造和方法中，將C02在高壓吸收在物理溶劑中，如WO2005/035101A1所述。這里，貧溶劑通過(guò)閃蒸和雙重汽提再生，其中在大氣閃蒸蒸氣中的二氧化碳從富溶劑汽提H2S，而脫硫氣體在汽提塔中從溶劑汽提二氧化碳。盡管使用此類系統(tǒng)具有顯著優(yōu)點(diǎn)，但此類方法和構(gòu)造再一次限于具有相對(duì)低(約90 ppmv) H2S含量的進(jìn)料氣體。類似地，美國(guó)專利號(hào)7，192, 468公開方法和構(gòu)造，其中在高壓吸收C02以形成富溶劑，然后將其經(jīng)過(guò)多個(gè)閃蒸級(jí)和汽提塔用無(wú)H2S氣體再生。但是，此類構(gòu)造回收汽提塔塔頂產(chǎn)物作為燃料氣，其可能需要進(jìn)一步處理，在具有過(guò)量燃料氣供應(yīng)的設(shè)備一般是不期望的。在又一種清除酸氣體的已知構(gòu)造和方法中，將溶劑經(jīng)過(guò)多個(gè)閃蒸級(jí)再生，如美國(guó)專利號(hào)7，637，987所述。這里，將經(jīng)閃蒸的溶劑接著用來(lái)自閃蒸級(jí)的再循環(huán)氣體在汽提塔中汽提，進(jìn)料至以等溫梯度或以逐漸下降的頂部-至-底部熱梯度操作的吸收器。雖然此類構(gòu)造和方法提供相對(duì)于其它已知系統(tǒng)的幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)，但仍有各種缺點(diǎn)。除別的以外，當(dāng)采用再循環(huán)氣體作為汽提氣體時(shí)，流速受到在高壓級(jí)可閃蒸掉的C02限制，當(dāng)用于處理高H2S含量進(jìn)料氣體時(shí)流速可能不足以使溶劑完全再生。
因此，雖然已知各種構(gòu)造和方法從進(jìn)料氣體清除酸氣體，但它們?nèi)炕驇缀跞慷加幸环N或多種缺點(diǎn)。除別的以外，特別是當(dāng)進(jìn)料氣體的H2S水平相對(duì)高時(shí)，不應(yīng)用加熱而使用物理溶劑通常不適合制備符合氣體管道規(guī)格的經(jīng)處理的氣體。因此，仍然有需要提供改良的方法和構(gòu)造用于清除酸氣體。發(fā)明概沭
本發(fā)明涉及用物理溶劑從具有相對(duì)高C02和H2S濃度的高壓進(jìn)料氣體清除酸氣體以制備符合管道規(guī)格的經(jīng)處理的氣體的構(gòu)造和方法。在多數(shù)典型方面，進(jìn)料氣體具有至少500psig (更通常為至少1000 psig)壓力，將包含至少10 mol% (更通常為至少30 mol%) C02，和至少O. 01 mol% (更通常為至少I mol%) H2S。
進(jìn)一步優(yōu)選將進(jìn)料氣體冷凍和通過(guò)兩種溶劑(貧溶劑和超貧溶劑)流處理，所述溶劑流分別通過(guò)閃蒸再生和一部分貧溶劑的貧氣汽提制備。最優(yōu)選將經(jīng)閃蒸的烴通過(guò)使閃蒸氣體在多級(jí)分離器中再循環(huán)而回收，從而使烴損失減小至小于5%，優(yōu)選小于4%，最優(yōu)選小于2% ο在發(fā)明主題的一個(gè)方面，從C02含量為至少10 mol%和H2S含量為至少O. 01 mol%(更通常是C02含量為至少20 mol%和H2S含量為至少I. O mol%)的進(jìn)料氣體中清除酸氣體的方法包括將貧物理溶劑和超貧物理溶劑在不同位置進(jìn)料至吸收器以與進(jìn)料氣體逆流接觸，從而制備富物理溶劑和經(jīng)處理的氣體的步驟。最通常，吸收器在至少500 psig，更通常為至少750 psig，最通常為至少1000 psig的壓力操作。在另一個(gè)步驟中，使貧物理溶劑在閃蒸再生區(qū)中再生，然后將第一部分貧物理溶劑送至吸收器，同時(shí)將第二部分貧物理溶劑進(jìn)料至汽提塔以制備超貧物理溶劑。這樣制備的經(jīng)處理的氣體將具有小于4 ppmv，更通常小于2 ppmv的H2S含量，和小于2 mol%，更通常小于I mol%的C02含量。在特別優(yōu)選的方法中，含烴再循環(huán)氣體在閃蒸再生區(qū)形成，將再循環(huán)氣體進(jìn)料至進(jìn)料氣體或吸收器，和/或汽提塔制備塔頂產(chǎn)物，塔頂產(chǎn)物與再循環(huán)氣體合并。進(jìn)一步通常優(yōu)選一部分經(jīng)處理的氣體(H2S耗盡)用作汽提塔中的汽提氣體，來(lái)自該部分經(jīng)處理的氣體的膨脹的制冷含量用于冷卻超貧物理溶劑。在期望時(shí)，進(jìn)料氣體的熱含量可用于閃蒸再生區(qū)以制備含C02閃蒸蒸氣，優(yōu)選壓力小于100 psig。在不限制于發(fā)明主題的同時(shí)，一般優(yōu)選將進(jìn)料氣體用經(jīng)閃蒸的溶劑壓縮和冷凍至足以使C5+烴冷凝的溫度。因此，發(fā)明人還考慮處理富物理溶劑的方法，其中將富溶劑經(jīng)過(guò)從第一壓力至第二壓力的多個(gè)連續(xù)級(jí)閃蒸以產(chǎn)生含烴閃蒸氣體和經(jīng)閃蒸的溶劑。然后將這樣制備的經(jīng)閃蒸的溶劑加熱，從第二壓力至第三壓力進(jìn)一步閃蒸從而產(chǎn)生含C02閃蒸氣體和貧溶劑。然后將部分貧溶劑在汽提塔中汽提以制備汽提塔塔頂產(chǎn)物氣體和超貧溶劑。最通常，將含烴閃蒸氣體和汽提塔塔頂產(chǎn)物合并并再循環(huán)回吸收器。在期望時(shí)，可將經(jīng)閃蒸的溶劑用來(lái)自吸收器進(jìn)料氣體和/或貧溶劑的熱含量加熱。最通常，第一壓力為至少1000 psig,第二壓力為至少75 psig,第三壓力等于或小于40 psig,將貧溶劑和超貧溶劑在不同位置進(jìn)料至吸收器，其中吸收器在至少500 psig的壓力操作。進(jìn)一步通常優(yōu)選部分貧溶劑的汽提步驟用來(lái)自吸收器的經(jīng)處理的進(jìn)料氣體作為汽提氣體進(jìn)行，和/或該部分貧溶劑為20%至50%的貧溶劑。因此，發(fā)明人還考慮從進(jìn)料氣體清除酸氣體的設(shè)備，其中設(shè)備包括接收進(jìn)料氣體和制備至少500 psig (更通常為至少1000 psig)壓力的經(jīng)處理的氣體的吸收器,其中吸收器單獨(dú)接收貧物理溶劑和超貧物理溶劑，制備富物理溶劑。閃蒸再生區(qū)與吸收器流體連接以接收富物理溶劑和從富物理溶劑制備貧物理溶劑，同時(shí)汽提塔與閃蒸再生區(qū)流體連接以接收第一部分貧物理溶劑并從貧物理溶劑制備超貧物理溶劑。在多數(shù)典型設(shè)備中，第一導(dǎo)管與閃蒸再生區(qū)連接，將第二部分貧物理溶劑提供至吸收器，同時(shí)第二導(dǎo)管與汽提塔連接，將超貧物理溶劑提供至吸收器。一般優(yōu)選閃蒸再生區(qū)具有多個(gè)閃蒸容器和多個(gè)各自的導(dǎo)管以將閃蒸蒸氣從閃蒸容器進(jìn)料至吸收器和/或進(jìn)料氣體。而且，一般優(yōu)選閃蒸再生區(qū)包含多個(gè)水輪機(jī)以回收至少一些功和制冷。通常，考慮的設(shè)備還將包括與汽提塔連接并將汽提塔塔頂產(chǎn)物提供至吸 收器的第三導(dǎo)管。在不限制于發(fā)明主題的同時(shí)，優(yōu)選設(shè)備還將包括與吸收器操作性連接以將進(jìn)料氣體冷凍至足夠冷凝C5+烴的溫度和從進(jìn)料氣體分離C5+烴的冷凍器和分離器。從本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的各個(gè)目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖
簡(jiǎn)沭
圖I是根據(jù)本發(fā)明主題用物理溶劑清除酸氣體的設(shè)備的示例性示意圖。詳沭
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)用貧和超貧溶劑對(duì)進(jìn)料氣體進(jìn)行雙重物理吸收，可將具有相對(duì)高C02和H2S含量的進(jìn)料氣體以有效和概念上簡(jiǎn)單的方式處理以制備適應(yīng)管道的產(chǎn)物，其中貧溶劑由經(jīng)閃蒸加熱的富溶劑在允許閃蒸氣體再循環(huán)以將烴損失減至最小的方法中形成，其中超貧溶劑由經(jīng)閃蒸加熱的富溶劑在汽提塔中使用經(jīng)處理的進(jìn)料氣體作為汽提氣體形成，以實(shí)現(xiàn)在超貧溶劑中非常低濃度的酸氣體。在發(fā)明主題特別優(yōu)選的方面，在一系列閃蒸容器中制備富烴閃蒸氣體以將烴損失減至最小，將這樣形成的酸氣體富集的經(jīng)閃蒸的溶劑加熱，進(jìn)一步減壓至在亞大氣壓下操作的至少一個(gè)分離器以制備酸氣體流和貧溶劑。汽提塔將進(jìn)一步用部分經(jīng)處理的氣體汽提來(lái)自上一級(jí)分離器的部分貧溶劑(優(yōu)選20%至50%)以制備H2S含量小于100 ppmv，更優(yōu)選小于10 ppmv且最優(yōu)選小于4 ppmv的超貧溶劑。因此，考慮的方法和構(gòu)造還可具有以下特征存在接收冷凍進(jìn)料氣體、貧物理溶劑和超貧物理溶劑的吸收器。最通常，將進(jìn)料氣體和溶劑通過(guò)外部制冷和從富溶劑閃蒸產(chǎn)生的內(nèi)部制冷冷卻。進(jìn)料氣體通常包含至少10 mol%,更通常為至少20 mol%,最通常為至少30% C02，和至少1000 ppmv且最優(yōu)選至少I mol% H2S。而且，進(jìn)料氣體通常在至少200psig,更通常為至少400 psig,最通常為至少600 psig的升高的壓力下。根據(jù)進(jìn)料氣體的特定性質(zhì)和C02含量，優(yōu)選進(jìn)一步將進(jìn)料氣體的壓力增加至至少700 psig,更優(yōu)選至少1000psig，最優(yōu)選至少1200 Psig0在期望時(shí)，考慮的設(shè)備還將包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器和/或進(jìn)料氣體冷凍器以將進(jìn)料氣體冷凍至適合大量重?zé)N(如C5+)冷凝然后清除的溫度。因此，在從具有至少10 mol% C02含量和至少O. 01 mol% H2S含量的進(jìn)料氣體清除酸氣體的方法的特別考慮的方法中，進(jìn)料氣體以至少500 psig壓力逆流穿過(guò)吸收器并與貧物理溶劑和超貧物理溶劑(它們?cè)诓煌恢眠M(jìn)料至吸收器內(nèi))接觸。然后將這樣形成的富物理溶劑在閃蒸再生區(qū)再生以制備貧物理溶劑。將一部分貧物理溶劑進(jìn)料至吸收器，同時(shí)將另一部分貧物理溶劑進(jìn)料至汽提塔以制備超貧物理溶劑。從不同方面來(lái)看，發(fā)明人因此還考慮處理富物理溶劑的方法，其中將富溶劑從第一壓力至第二壓力在多個(gè)連續(xù)級(jí)閃蒸以產(chǎn)生含烴閃蒸氣體和經(jīng)閃蒸的溶劑，將其加熱，從第二壓力至第三壓力進(jìn)一步閃蒸以產(chǎn)生含C02閃蒸氣體和貧溶劑。然后將部分貧溶劑在汽提塔中汽提(優(yōu)選用經(jīng)處理的氣體)以制備汽提塔塔頂產(chǎn)物和超貧溶劑。富溶劑的閃蒸優(yōu)選在以下條件下進(jìn)行，所述條件允許回收甲烷和乙烷(優(yōu)選至少90%,甚至更優(yōu)選至少95%)同時(shí)加熱優(yōu)選用來(lái)自進(jìn)料氣體、貧溶劑和/或壓縮機(jī)排放的廢熱完成。除了其它益處以外，通過(guò)將經(jīng)閃蒸的富溶劑用于冷卻進(jìn)入吸收器的貧溶劑，然后用于冷卻進(jìn)料氣體壓縮機(jī)排放以減少冷卻水消耗，考慮的構(gòu)造和方法允許減少外部制冷和冷卻水消耗。另外，或作為替代，至少一部分吸收器頂部經(jīng)處理的氣體可用于冷凍吸收器的進(jìn)料氣體，將進(jìn)料氣體冷凍器制冷需要減至最小。
例如，根據(jù)發(fā)明主題的一種考慮的設(shè)備構(gòu)造描述于圖I。將干燥進(jìn)料氣體流1，通常具有12 mol% C02和O. I mol% H2S，在100 ° 和650 psig與再循環(huán)氣流50混合，通過(guò)壓縮機(jī)51壓縮形成流2，流2在約1200 psig和170T。如用于本文，術(shù)語(yǔ)“約”與數(shù)字聯(lián)合指從數(shù)字絕對(duì)值以下20%開始至數(shù)字絕對(duì)值以上20% (含)的數(shù)字范圍。例如，術(shù)語(yǔ)“約-100 °F”指-80 °F 至-120 °F，術(shù)語(yǔ)“約 1000 psig”指 800 psig 至 1200 psig。將壓縮機(jī)排放通過(guò)交換器(如環(huán)境冷卻器)52冷卻形成流3，流3在約120 T?？筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)交換器52的冷卻程度以提供溶劑再生的加熱需要。將流3在交換器53中通過(guò)富溶劑流21進(jìn)一步冷卻至約10 T以形成流4，在交換器54中通過(guò)經(jīng)處理的氣體流9冷卻至約O T，形成流5，將其在交換器(如丙烷冷凍器)55中用外部制冷最后冷卻至約-20 T。將冷凍的流6在分離器56中進(jìn)一步處理，產(chǎn)生烴液流8 (可將其進(jìn)一步處理(未顯示)用于銷售)，和蒸氣流7，將其進(jìn)料至吸收器57。將冷凍的進(jìn)料氣體流7在下區(qū)用貧溶劑流31逆流洗滌，然后在上區(qū)用超貧溶劑43逆流洗滌，產(chǎn)生約-12 T的經(jīng)處理氣流9和富溶劑流10。更通常，吸收器含有常規(guī)接觸設(shè)備，包括填料或塔板，或其它適用于酸氣體吸收的介質(zhì)。將富溶劑流通過(guò)第一水輪機(jī)58減壓至約750 psig,形成約_8 0F的流11。將減壓流在分離器59中分離，產(chǎn)生經(jīng)閃蒸的蒸氣流13和經(jīng)閃蒸的液流12。將經(jīng)閃蒸的液體通過(guò)第二水輪機(jī)60進(jìn)一步減壓至約250 psig，形成流14。將減壓流在分離器61中分離，產(chǎn)生經(jīng)閃蒸的蒸氣流16和經(jīng)閃蒸的液流15。應(yīng)領(lǐng)會(huì)在此類構(gòu)造中水輪機(jī)作為能量有效設(shè)備操作，因?yàn)樗ㄟ^(guò)酸氣體含量的膨脹和閃蒸產(chǎn)生制冷冷卻同時(shí)提供軸功以提供功(如驅(qū)動(dòng)溶劑循環(huán)泵或產(chǎn)生電力)。將經(jīng)閃蒸的溶劑流15在JT閥75中進(jìn)一步減壓至約90 psig形成約-11 °F的流17。將減壓流在分離器62中分離，產(chǎn)生經(jīng)閃蒸的蒸氣流19和經(jīng)閃蒸的液流18。將經(jīng)閃蒸的液體通過(guò)JT閥76進(jìn)一步減壓至約60 psig,形成約-14 0F的流20。通過(guò)冷凍貧溶劑流30將經(jīng)閃蒸的溶劑中的制冷含量在交換器63中回收。在該交換器中，將經(jīng)閃蒸的溶劑加熱至約-10 °F形成流21，將其在交換器53中通過(guò)進(jìn)料氣體流進(jìn)一步加熱。將流22在分離器63 (在約大氣壓操作)中分離，產(chǎn)生經(jīng)閃蒸的蒸氣流24和經(jīng)閃蒸的液流23，將經(jīng)閃蒸的液流23在JT閥77中減壓至約2至3 psig的真空壓力，形成流25。將減壓流在真空分離器64中分離，產(chǎn)生經(jīng)閃蒸的蒸氣流27和經(jīng)閃蒸的液流26。使經(jīng)閃蒸的液流26分為流28和流29，以便20%至80%，優(yōu)選25%至75%，最優(yōu)選30%至70%的流26經(jīng)由流28到達(dá)汽提塔70。將流29通過(guò)泵72泵至約1300 psig形成流30，將其在交換器63中用從經(jīng)閃蒸的溶劑流20自身產(chǎn)生的制冷來(lái)冷卻，然后進(jìn)料至吸收器的中間區(qū)。將流28通過(guò)交換器68用來(lái)自超貧溶劑流34A的殘留熱加熱以形成流32，將其在交換器69中用來(lái)自壓縮機(jī)排放(或其它廢熱源)的廢熱進(jìn)一步加熱至約80 T至120 T，形成流33進(jìn)料至汽提器70。應(yīng)理解這樣高的進(jìn)料溫度增強(qiáng)汽提過(guò)程，這對(duì)于制備超低硫含量的經(jīng)處理的氣體是需要的。為了有效汽提，將約2至5%的高壓經(jīng)處理氣體，流44，用作汽提氣流46同時(shí)將其余部分作為流45進(jìn)料至管道或其它目的地。為了甚至進(jìn)一步改善汽提過(guò)程的能效，將高壓汽提氣流46通過(guò)JT閥78減壓以形成流47，將其通過(guò)流34在交換器71中加熱至約100 T形成流48，然后進(jìn)入汽提器底部。在冷卻超貧溶劑時(shí)回收通過(guò)JT冷卻產(chǎn)生的制冷。在多數(shù)情況下，優(yōu)選汽提氣體與溶劑流量維持在約5 30的體積比。通常，汽提操作可產(chǎn)生具有小于10 ppmv H2S含量的超貧溶劑，其可用于處理進(jìn)料氣體以符合超低硫管道規(guī)格(2 ppmv)?？蓪02含量減少至低于O. I摩爾％。最通常，汽提器含有接觸設(shè)備，包括填料或塔板，或其它適用于酸氣體汽提的介質(zhì)。汽提器產(chǎn)生富含酸氣體的塔頂蒸氣35和超貧溶劑34。將超貧溶劑34通過(guò)與流47 在交換器71中交換而冷卻以形成流34A，仍然進(jìn)一步在交換器68中冷卻以形成流41，然后將其通過(guò)泵73泵至吸收器壓力形成流42，使其在冷卻器74中進(jìn)一步冷卻，然后進(jìn)入吸收器57。將塔頂蒸氣通過(guò)壓縮機(jī)66壓縮至約90 psig，形成流36，使其在交換器79中冷卻以形成流37，然后與流19混合。將合并的流38進(jìn)料至壓縮機(jī)67的下段。壓縮機(jī)67進(jìn)一步壓縮經(jīng)閃蒸的蒸氣流13和16，產(chǎn)生約650 psig的壓縮蒸氣流49，使其在交換器72中冷卻，然后再循環(huán)至吸收器或進(jìn)料氣體。 將C02流24和39 (從真空泵65抽出)合并形成可用于EOR的流40。在流40中
的烴含量通常小于5摩爾％。關(guān)于合適的進(jìn)料氣體，應(yīng)理解此類氣體的壓力可變化相當(dāng)大，氣體的性質(zhì)將至少部分決定壓力。但是，特別優(yōu)選進(jìn)料氣體具有至少400 psig，更通常為至少750 psig，甚至更通常為至少1000 psig，最通常為至少1200 psig的壓力。在期望時(shí)，可用壓縮進(jìn)料氣體(單獨(dú)或與再循環(huán)氣體組合)的壓縮機(jī)增加進(jìn)料氣體的壓力。類似地，溶劑的性質(zhì)可變化相當(dāng)大，所有物理溶劑及其混合物都視為適合用于本文。有很多本領(lǐng)域已知的物理溶劑，示例性優(yōu)選物理溶劑包括FLUOR SOLVENT (碳酸丙烯酯)、NMP (正甲基吡咯烷酮)、SELEX0L (聚乙二醇的二甲醚)和TBP (磷酸三丁酯)，和/或各種聚乙二醇二烷基醚?；蛘撸刹捎镁哂信c物理溶劑類似性能的其它溶劑包括強(qiáng)化叔胺(如哌嗪)或其它溶劑或溶劑的混合物。一般不優(yōu)選化學(xué)溶劑。因此，特別合適的溶劑包括除了化學(xué)溶劑以外的那些溶劑。富溶劑的閃蒸可用很多設(shè)備進(jìn)行，一般考慮所有減壓設(shè)備都適合用于本文。但是，關(guān)于減壓的量，通常優(yōu)選將富溶劑(在提供功和/或冷卻后)減壓至足以釋放(優(yōu)選不加熱)甲烷含量為約20至70%的經(jīng)閃蒸的蒸氣的壓力。這些蒸氣再循環(huán)至吸收器使甲烷損失減至最小至小于5%且最優(yōu)選小于1%。因此，與包括胺或其它物理溶劑或膜在內(nèi)的常規(guī)酸氣體清除法相比，考慮發(fā)明主題的構(gòu)造將明顯減小總能量消耗和投資成本用于高酸氣體清除(C02為至少10 mol%，更通常為至少30 mol%和H2S為至少O. 5 mol%,更通常為I mol%)。而且,考慮的構(gòu)造和方法將通常不需要外部熱源，如果需要熱，將通過(guò)進(jìn)料氣體和/或壓縮的熱(可源自制冷系統(tǒng)和/或進(jìn)料氣體壓縮系統(tǒng))供應(yīng)，從而進(jìn)一步減小能耗和對(duì)環(huán)境的影響。另外，應(yīng)注意強(qiáng)化油回收工程將經(jīng)常遭遇進(jìn)料氣體中酸氣體濃度增加，通常從10%直至高達(dá)60%。考慮的構(gòu)造和方法可以基本相同的溶劑循環(huán)適應(yīng)這些改變。考慮的方法和構(gòu)造的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們的簡(jiǎn)單性，需要較少裝置外支持和實(shí)用系統(tǒng)，比如蒸氣鍋爐或燃料氣加熱。例如，用于處理高酸氣體進(jìn)料氣體的考慮的構(gòu)造可采用來(lái)自物理溶劑閃蒸的制冷用于過(guò)程冷卻，將冷卻水消耗減至最小。唯一的實(shí)用需求是電力，另外的冷卻(如果需要)可用環(huán)境空氣或冷卻水進(jìn)行，大大減小環(huán)境影響。由此，已公開用于改良酸氣體清除的構(gòu)造和方法的具體實(shí)施方案和應(yīng)用。但是，在不脫離本文的發(fā)明概念的情況下，除了已描述的那些以外，很多修改是可能的，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)是顯而易見的。因此，發(fā)明主題不受限制，除非在附屬權(quán)利要求的精神之內(nèi)。而且，在解釋說(shuō)明書和權(quán)利要求書兩者時(shí)，應(yīng)當(dāng)以符合上下文的最廣泛的可能方式解釋所有術(shù)語(yǔ)。具體來(lái)講，術(shù)語(yǔ)“包含(comprises)”和“包含(comprising) ”應(yīng)解釋為以非排它方式指元件、組件或步驟，表示引用的元件、組件或步驟可存在，或被利用，或者與未明確 引用的其它元件、組件或步驟組合。
權(quán)利要求
1.一種從進(jìn)料氣體清除酸氣體的方法，所述進(jìn)料氣體具有至少10 mol%的C02含量和至少O. 01 mol%的H2S含量，所述方法包含 將貧物理溶劑和超貧物理溶劑在不同位置進(jìn)料至吸收器以與進(jìn)料氣體逆流接觸以制備富物理溶劑和經(jīng)處理的氣體； 其中吸收器在至少500 psig的壓力操作； 使貧物理溶劑在閃蒸再生區(qū)再生并將第一部分貧物理溶劑進(jìn)料至吸收器；和 將第二部分貧物理溶劑進(jìn)料至汽提塔以制備超貧物理溶劑。
2.權(quán)利要求I的方法，其進(jìn)一步包含在閃蒸再生區(qū)制備含烴再循環(huán)氣體并將再循環(huán)氣體進(jìn)料至進(jìn)料氣體或吸收器的步驟。
3.權(quán)利要求I的方法，其中汽提塔制備塔頂產(chǎn)物，所述塔頂產(chǎn)物與再循環(huán)氣體組合。
4.權(quán)利要求I的方法，其進(jìn)一步包含用部分經(jīng)處理的氣體作為汽提塔的汽提氣體的步驟。
5.權(quán)利要求4的方法，其中來(lái)自部分經(jīng)處理的氣體的膨脹的制冷含量用于冷卻超貧物理溶劑。
6.權(quán)利要求I的方法，其中進(jìn)料氣體的熱含量在閃蒸再生區(qū)用于制備含C02閃蒸蒸氣。
7.權(quán)利要求I的方法，其進(jìn)一步包含壓縮進(jìn)料氣體和將壓縮的進(jìn)料氣體冷凍至足以冷凝C5+烴的溫度的步驟。
8.權(quán)利要求I的方法，其中進(jìn)料氣體具有至少20mol%的C02含量和至少O. I mol%的H2S含量，其中經(jīng)處理的氣體具有等于或小于4 ppmv的H2S含量。
9.一種處理富物理溶劑的方法，其包含 將富溶劑從第一壓力至第二壓力在多個(gè)連續(xù)級(jí)閃蒸以產(chǎn)生含烴閃蒸氣體和經(jīng)閃蒸的溶劑； 將經(jīng)閃蒸的溶劑加熱和從第二壓力至第三壓力進(jìn)一步閃蒸以產(chǎn)生含C02閃蒸氣體和貧溶劑；和 將部分貧溶劑在汽提塔中汽提以制備汽提塔塔頂產(chǎn)物和超貧溶劑。
10.權(quán)利要求9的方法，其進(jìn)一步包含將含烴閃蒸氣體和汽提塔塔頂產(chǎn)物組合的步驟。
11.權(quán)利要求9的方法，其中加熱經(jīng)閃蒸的溶劑的步驟包含用吸收器進(jìn)料氣體和貧溶劑至少之一的熱含量加熱經(jīng)閃蒸的溶劑。
12.權(quán)利要求9的方法,其中第一壓力為至少1000psig,第二壓力為至少75 psig,第三壓力等于或小于40 psig。
13.權(quán)利要求9的方法，其中汽提部分貧溶劑的步驟用來(lái)自吸收器的經(jīng)處理的進(jìn)料氣體作為汽提氣體進(jìn)行。
14.權(quán)利要求9的方法，其中部分貧溶劑為20%至50%的貧溶劑。
15.權(quán)利要求9的方法，其進(jìn)一步包含將貧溶劑和超貧溶劑在不同位置進(jìn)料至吸收器的步驟，其中吸收器在至少500 psig的壓力操作。
16.一種從進(jìn)料氣體清除酸氣體的設(shè)備，其包含 配置以接收進(jìn)料氣體和制備至少500 psig壓力的經(jīng)處理的氣體的吸收器，其中吸收器進(jìn)一步配置以單獨(dú)接收貧物理溶劑和超貧物理溶劑和制備富物理溶劑； 與吸收器流體連接和配置以接收富物理溶劑和從富物理溶劑制備貧物理溶劑的閃蒸再生區(qū)； 與閃蒸再生區(qū)流體連接和配置以接收第一部分貧物理溶劑和從貧物理溶劑制備超貧物理溶劑的汽提塔； 與閃蒸再生區(qū)連接和配置以將第二部分貧物理溶劑提供至吸收器的第一導(dǎo)管；和 與汽提塔連接和配置以將超貧物理溶劑提供至吸收器的第二導(dǎo)管。
17.權(quán)利要求I的設(shè)備，其中閃蒸再生區(qū)包含多個(gè)閃蒸容器，和多個(gè)允許將蒸氣從閃蒸容器進(jìn)料至吸收器或進(jìn)料氣體的各自的導(dǎo)管。
18.權(quán)利要求I的設(shè)備，其中閃蒸再生區(qū)包含多個(gè)水輪機(jī)。
19.權(quán)利要求I的設(shè)備，其進(jìn)一步包含與汽提塔連接和配置以將汽提塔塔頂產(chǎn)物提供至吸收器的第三導(dǎo)管。
20.權(quán)利要求I的設(shè)備，其進(jìn)一步包含與吸收器連接和配置以允許將進(jìn)料氣體冷凍至足夠冷凝C5+烴的溫度和從進(jìn)料氣體分離C5+烴的冷凍器和分離器。
全文摘要
從含有顯著量CO2和H2S的高壓進(jìn)料氣體清除酸氣體。在特別優(yōu)選的構(gòu)造和方法中，進(jìn)料氣體在吸收器中接觸分別通過(guò)閃蒸富溶劑和汽提部分貧溶劑形成的貧和超貧溶劑。最優(yōu)選，閃蒸蒸氣和汽提塔頂蒸氣再循環(huán)至進(jìn)料氣體/吸收器，經(jīng)處理的進(jìn)料氣體具有小于2mol%的CO2濃度和小于10ppmv且更通常小于4ppmv的H2S濃度。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102905772SQ201080064153
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2010年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者J.馬克 申請(qǐng)人:氟石科技公司