BR112015015744B1

BR112015015744B1 - Contactar uma corrente de gás com uma corrente de líquido

Info

Publication number: BR112015015744B1
Application number: BR112015015744-0A
Authority: BR
Inventors: Edward J. Grave; John T. Cullinane; Antonius J.A.M. Hendriks; Tom Meekhof; Frederick A. Lammers
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2021-09-21

Abstract

CONTACTAR UMA CORRENTE DE GÁS COM UMA CORRENTE DE LÍQUIDO. Um sistema para contactar co- corrente é descrito aqui. O sistema para contactar a co-corrente inclui um contactador de co-corrente localizado em linha dentro de um tubo. O contactador de co-corrente inclui um anel de suporte anular configurado para manter o contactador de co-corrente dentro do tubo e um número de lâminas radiais configuradas para permitir uma corrente líquida a escoar no contactador de co- corrente. Os contatos de co-corrente também incluem um cone de entrada de gás central configurado para permitir uma corrente de gás a escoar através de uma seção vazada dentro do contactador de co-corrente, em que o contactador de co-corrente fornece incorporação eficiente das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás. O sistema para contactar co-corrente também inclui um sistema de separação configurado para remover as gotículas de líquido da corrente de gás.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. 61/739.674, depositado em 25 de Janeiro de 2013, intitulado “CONTACTING A GAS STREAM WITH A LIQUID STREAM”, a totalidade do qual está incorporada aqui por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] As técnicas atuais fornecem o contato de uma corrente de gás com uma corrente de líquido. Mais especificamente, as técnicas atuais fornecem a incorporação de gotículas de líquido formadas a partir de uma corrente de líquido em uma corrente de gás através de um contactador de co-corrente.

FUNDAMENTOS

[0003] Esta secção destina-se a introduzir vários aspectos da técnica, que podem estar associados com modalidades exemplificativas das presentes técnicas. Acredita-se que esta discussão ajude a proporcionar uma estrutura para facilitar uma melhor compreensão dos aspectos particulares das presentes técnicas. Consequentemente, deve ser entendido que esta seção deverá ser lida nesta luz, e não necessariamente como admissões do estado da técnica.

[0004] A produção de hidrocarbonetos a partir de um reservatório, muitas vezes traz consigo a produção incidental de gases não-hidrocarboneto. Tais gases incluem contaminantes, tais como sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2). Quando H2S ou CO2 são produzidos como parte de uma corrente gasosa de hidrocarbonetos, tais como metano ou etano, a corrente de gás bruto é muitas vezes referida como "gás ácido." Os H2S e CO2 são frequentemente referidos em conjunto como "gases ácidos".

[0005] Além das correntes de produção de hidrocarboneto, gases ácidos podem ser associados com correntes de gás de síntese, ou com correntes de gás de refinaria. Gases ácidos podem também estar presentes dentro das chamadas correntes de gás de queima em instalações de processamento de gás. Além disso, os gases ácidos podem ser gerados pela combustão do carvão, do gás natural, ou outros combustíveis carbonosos.

[0006] Correntes de gás natural podem conter não só H2S ou CO2, mas também podem conter outras impurezas "ácidas". Estas incluem mercaptanos e outros compostos com traços de enxofre (SOx). Além disso, as correntes de gás natural podem conter água. Tais impurezas são muitas vezes removidas antes da utilização industrial ou residencial.

[0007] Processos foram concebidos para remover contaminantes de uma corrente de gás natural bruto. No caso dos gases ácidos, processamento de gás criogênico é por vezes usado, em particular para remover o CO2 para evitar congelamento da linha e orifícios obstruídos. Em outros casos, particularmente com a remoção H2S, a corrente de fluido de hidrocarboneto é tratada com um solvente. Os solventes podem incluir solventes químicos, tais como aminas. Exemplos de aminas utilizadas no tratamento de gases ácidos de incluem monoetanolamina (MEA), dietanol amina (DEA), e metil dietanol amina (MDEA).

[0008] Solventes físicos às vezes são usados em vez de solventes de amina. Exemplos incluem Selexol® e Rectisol ™. Em alguns casos, solventes híbridos, ou seja, misturas de solventes físicos e químicos, têm sido utilizados. Um exemplo é Sulfinol®. Além disso, a utilização de solventes de remoção de gás ácido à base de aminas é muito comum.

[0009] Solventes à base de amina dependem de uma reação química com os gases ácidos. O processo de reação é por vezes referido como "edulcorante de gás." Tais reações químicas são geralmente mais eficazes do que os solventes à base de físicos, em particular a pressões de gás de alimentação abaixo de cerca de 300 psia (2,07 MPa). Há casos em que solventes químicos especiais como Flexsorb™ são utilizados, particularmente para a remoção seletiva de H2S correntes de gás contendo CO2.

[0010] Como resultado do processo de adoçamento de gás, uma corrente de gás tratado ou "adocicado" é criada. A corrente de gás adocicado é substancialmente empobrecida de H2S e / ou componentes de CO2. A corrente de gás adocicado pode ser ainda processada para a recuperação de líquidos, isto é, condensado para fora os gases de hidrocarbonetos mais pesados. A corrente de gás adocicado pode ser vendida em uma tubulação ou pode ser usada para alimentação de gás natural liquefeito (GNL) se a concentração de CO2 for inferior a, por exemplo, cerca de 50 ppm. Além disso, a corrente de gás adocicado pode ser usada como carga de alimentação para um processo de gás-para-líquido e, em seguida, em última análise usada para fazer ceras, butanos, lubrificantes, glicóis, ou outros produtos à base de petróleo. O CO2 extraído pode ser vendido, ou pode ser injetado em um reservatório subterrâneo para operações de recuperação avançada de petróleo (EOR).

[0011] Quando um fluxo de gás natural contém água, um processo de desidratação é geralmente realizado antes da remoção de gases ácidos. Isto é feito através da utilização de glicol ou outro dessecante em um separador de água. A desidratação do gás natural é realizada para controlar a formação de hidratos de gás e para evitar a corrosão em tubulações de distribuição. A formação de hidratos de gás e a corrosão em tubulações pode provocar uma diminuição do volume de fluxo, bem como válvulas de controle congeladas, orifícios obstruídos, e outros problemas de operação.

[0012] Tradicionalmente, a remoção de gases ácidos de água ou utilizando solventes químicos ou dessecantes em contracorrente envolve o contato da corrente de gás natural bruto com o produto químico. A corrente de gás bruto é introduzida na seção de fundo de uma torre de contato. Ao mesmo tempo, a solução de solvente é direcionada para uma seção superior da torre. A torre tem bandejas, embalagens, ou outros "internos". Conforme as cascatas de solvente líquido atravessam os internos, absorvem os componentes indesejáveis, levando-os para longe através do fundo da torre de contato, como parte de uma solução de solvente "rico". Ao mesmo tempo, o fluido gasoso que é em grande parte esgotado dos componentes indesejáveis sai na parte superior da torre.

[0013] O solvente rico ou glicol rico que sai do contactador é por vezes referido como um líquido absorvente. Após a absorção, um processo de regeneração (também chamado "dessorção") pode ser empregue para separar os contaminantes do solvente ativo do absorvente líquido. Isso produz solvente "pobre" ou glicol “pobre” que é, então, normalmente reciclado para a torre de contato para mais absorção.

[0014] Contactadores de contracorrente conhecidos utilizados para a desidratação ou para absorção de H2S e CO2 tendem a ser muito grandes e pesados. Isso cria uma dificuldade particular em aplicações de produção fora da costa de petróleo e gás, onde equipamentos de menor porte é desejável. Além disso, o transporte e ajuste de grandes instalações à base de torre é difícil para as operações de produção de gás de xisto, que frequentemente ocorrem em locais remotos.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0015] Uma modalidade exemplar proporciona um sistema para contactar co- corrente. O sistema para contactar co-corrente inclui um contactador de co-corrente localizado em linha dentro de um tubo. O contactador de co-corrente inclui um anel de suporte anular configurado para manter a co-corrente no interior do tubo do contactador e uma série de lâminas radiais configuradas para permitir que um fluxo de líquido escoe para o contactador de co-corrente. Os contatos de co-corrente também incluem um cone de entrada de gás central configurado para permitir um fluxo de gás a escoar através de uma seção vazada no interior do contactador de co-corrente, em que o contactador de co-corrente, fornece incorporação eficiente de gotículas de líquido formadas da corrente de líquido para dentro da corrente de gás. O sistema para contactar co-corrente inclui também um sistema de separação configurado para remover as gotículas de líquido a partir da corrente de gás.

[0016] Outra modalidade exemplar proporciona um método para a separação de impurezas a partir de uma corrente de gás. O método inclui escoar uma corrente de líquido dentro de um contactador de co-corrente por meio de um anel de suporte anelar e um número de lâminas radiais se prolongam a partir do anel de suporte anelar, em que o anel de suporte anelar assegura o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo. O método também inclui escoar uma corrente de gás para o contactador de co-corrente através de um cone de entrada de gás central que é apoiado pelas lâminas radiais, em que uma primeira porção da corrente de gás escoa através do cone de entrada central de gás e uma segunda porção da corrente de gás escoa ao redor do cone central de entrada de gás entre as lâminas radiais. O método inclui o contato da corrente de gás com a corrente de líquido para fornecer a incorporação das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás e a separação das gotículas de líquido a partir da corrente de gás dentro de um sistema de separação.

[0017] Outra modalidade exemplar fornece um contactador de co-corrente. O contactador de co-corrente inclui um anel de suporte anular configurado para manter o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo. O anel de suporte anular inclui um canal vazado configurado para permitir uma corrente de líquido a escoar em um número de lâminas radiais estendendo a partir do anel de suporte anular. O contactador de co-corrente também inclui um cone de entrada de gás central, configurado para permitir uma corrente de gás a escoar para o contactador de co- corrente, em que uma primeira porção da corrente de gás escoa através do cone de entrada de gás central e uma segunda porção da corrente de gás escoa ao redor do cone de entrada de gás central entre as lâminas radiais. O contactador de co- corrente é configurado para proporcionar a incorporação de gotículas de líquido que se formou a partir da corrente de líquido na corrente de gás

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] As vantagens da presente técnica são melhor compreendidas com referência à seguinte descrição detalhada e desenhos anexos, em que:

[0019] A Fig. 1 é um diagrama de fluxo do processo de uma instalação de processamento de gás à base de solventes químicos;

[0020] A Fig. 2A é um diagrama de fluxo de processo de um sistema de processamento de gás, que inclui um regime de fluxo de co-corrente;

[0021] A Fig. 2B é um diagrama de fluxo de processo de um outro sistema de processamento de gás, que inclui um regime de fluxo de co-corrente;

[0022] A Fig. 3 é uma vista esquemática de uma coluna para a separação de uma corrente de alimentação em uma corrente de gás e uma corrente de líquido;

[0023] A Fig. 4A é um diagrama de fluxo de processo de um sistema de separação, incluindo uma série de sistemas para contactar co-corrente que pode ser colocado em um invólucro;

[0024] A Fig. 4B é um diagrama de fluxo do processo de contactadores de co- corrente da Fig. 4A, com a adição de um certo número de trocadores de calor;

[0025] A Fig. 5 é um diagrama de fluxo de processo de um certo número de contactadores de co-corrente que funcionam em ligação com um ou mais tambores de queima;

[0026] A Fig. 6 é um diagrama de fluxo do processo de uma instalação de regeneração de gás utilizando o sistema para contactar co-corrente aqui descrito;

[0027] A Fig. 7 é um diagrama esquemático de um sistema para contactar co- corrente;

[0028] A Fig. 8A é uma vista frontal de um contactador de co-corrente;

[0029] A Fig. 8B é uma vista em perspectiva lateral do contactador de co- corrente;

[0030] A Fig. 8C é uma vista em perspectiva lateral de um corte transversal do contactador de co-corrente;

[0031] A Fig. 8D é uma outra vista em perspectiva lateral de um corte transversal do contactador de co-corrente; e

[0032] A Fig. 9 é um fluxograma do processo que mostra um método para contactar uma corrente de gás com uma corrente de líquido.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0033] Na seguinte seção de descrição detalhada, modalidades específicas da presente técnica são descritas. No entanto, na medida em que a descrição seguinte é específica a uma modalidade especial ou um uso particular das presentes técnicas, esta destina-se a ser apenas para fins exemplificativos e simplesmente fornece uma descrição das modalidades exemplares. Consequentemente, as técnicas não estão limitados às modalidades específicas descritas abaixo, mas em vez disso, incluem todas as alternativas, modificações e equivalentes que caírem dentro do verdadeiro espírito e âmbito das reivindicações anexas.

[0034] A princípio, para facilidade de referência, determinados termos utilizados no presente pedido e os seus significados como utilizados neste contexto são apresentados. Na medida em que um termo aqui usado não é definido em seguida, deve ser dada a mais ampla definição que pessoas na técnica pertinente deram, o termo como refletido em, pelo menos, uma publicação impressa ou uma patente emitida. Além disso, as presentes técnicas não são limitadas pela utilização dos termos abaixo indicados, como todos os equivalentes, sinônimos, novos desenvolvimentos, e termos ou técnicas que servem para o mesmo ou semelhante fim são considerados como estando dentro do escopo das presentes reivindicações.

[0035] "Gás ácido" refere-se a qualquer gás que se dissolve em água produzindo uma solução ácida. Exemplos não limitativos de gases ácidos incluem sulfureto de hidrogénio (H2S), o dióxido de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2), dissulfeto de carbono (CS2), sulfureto de carbonila (COS), mercaptanos, ou suas misturas.

[0036] "Dispositivo para contactar co-corrente " ou " contactador de co-corrente" refere-se a um vaso que recebe uma corrente de gás e uma corrente separada de solvente de tal modo que a corrente de gás e a corrente de solvente contactem entre si, enquanto escoando geralmente nas mesmas direções dentro do dispositivo de contato. Os exemplos não-limitativos incluem um redutor e um coalescente, ou um misturador estático mais deliquidificante.

[0037] O termo "em co-corrente", refere-se ao arranjo interno de correntes de processo dentro de uma unidade de operação que pode ser dividida em vários subseções, através da qual o processo de correntes escoa na mesma direção.

[0038] Tal como aqui utilizado, uma "coluna" é um vaso de separação no qual um fluxo de contracorrente é usado para isolar materiais com base em propriedades diferentes. Em uma coluna de absorvente, um solvente físico é injetado na parte superior, enquanto que uma mistura de gases a ser separada é vertida através do fundo. À medida que os gases passam para cima através da corrente que cai de material absorvente, um tipo de gás é preferencialmente absorvido, reduzindo a sua concentração na corrente de vapor que sai do topo da coluna. Uma porção do vapor indireto pode ser condensada e bombeada de volta para o topo da coluna, como uma corrente de refluxo, que pode ser utilizada para melhorar a separação e a pureza do produto indireto. Um cilindro de líquido em volume está relacionado com uma coluna de fracionamento. No entanto, o cilindro de líquido em volume funciona, sem a utilização de uma corrente de refluxo e, assim, pode-se produzir um produto de cabeça de elevada pureza.

[0039] Em uma coluna de destilação, as fases líquida e vapor são contactadas em contracorrente para efetuar a separação de uma mistura fluida com base nos pontos de ebulição ou diferenças de pressão de vapor. O componente da pressão de vapor elevada, ou ponto de ebulição menor, tende a concentrar-se na fase de vapor enquanto que o componente da pressão de vapor baixa ou ebulição maior, tende a concentrar-se na fase líquida. Separação criogênica é um processo de separação realizado em uma coluna, pelo menos, em parte, a temperaturas de ou abaixo de 150 graus Kelvin (K). Para melhorar a separação, os dois tipos de colunas podem usar uma série de bandejas espaçadas verticalmente ou chapas montadas dentro dos elementos da coluna e / ou de embalagem, tais como a embalagem estruturada ou aleatória. As colunas podem muitas vezes ter uma corrente recirculada na base para fornecer energia térmica para ferver fluidos, chamada refervura.

[0040] "Corrente de alimentação de gás desidratado" refere-se a uma corrente de gás natural que foi submetido a um processo de desidratação. Tipicamente, a corrente de alimentação de gás desidratado tem um teor em água inferior a 50 ppm, e de preferência menos do que 7 ppm. Qualquer processo adequado para a desidratação do fluxo de gás natural pode ser usado. Exemplos típicos de processos de desidratação adequados incluem, mas não estão limitados a, tratamento da corrente de gás natural, com peneiras moleculares ou desidratação utilizando glicol ou metanol. Alternativamente, a corrente de gás natural pode ser desidratada pela formação de hidrato de metano; por exemplo, usando um processo de desidratação, tal como descrito no documento WO 2004/070297.

[0041] Tal como aqui utilizado, o termo "desidratação" refere-se ao pré- tratamento de uma corrente de gás de alimentação bruto para parcialmente ou completamente remover a água e, opcionalmente, alguns hidrocarbonetos pesados. Isto pode ser conseguido por meio de um ciclo de pré-resfriamento, contra um circuito de resfriamento externo ou uma corrente de processo interno de água fria, por exemplo. A água pode também ser removida por meio de pré-tratamento com peneiras moleculares, p.ex. zeólitas, ou sílica gel ou óxido de alumina ou outros agentes de secagem. A água pode também ser removida por meio de lavagem com glicol, monoetileno gicol (MEG), dietilenoglicol glicol (DEG) ou trietileno glicol (TEG), ou glicerol. A quantidade de água na corrente de alimentação de gás é adequadamente menor que 1% em volume, preferencialmente menos do que 0,1% em volume, mais preferencialmente menos do que 0,01% em volume.

[0042] O termo "destilação", ou "fracionamento" refere-se ao processo de separar fisicamente os componentes químicos para uma fase de vapor e uma fase líquida com base em diferenças em pontos de ebulição dos componentes e das pressões de vapor a temperaturas e pressões especificadas. A destilação é tipicamente realizada em uma "coluna de destilação", que inclui uma série de placas espaçadas verticalmente. Uma corrente de alimentação entra na coluna de destilação a um ponto médio, que divide a coluna de destilação em duas seções. A seção de topo pode ser referida como a seção de retificação, e a seção de fundo pode ser referida como a seção de separação. Condensação e vaporização ocorrem em cada placa, fazendo com que os componentes de ponto de ebulição mais baixos subam ao topo da coluna de destilação e os componentes de ponto de ebulição mais elevados caiam para o fundo. Uma refervedora está localizada na base da coluna de destilação para adicionar energia térmica. O produto "de fundo" é removido na base da coluna de destilação. Um condensador está localizado na parte de topo da coluna de destilação para condensar o produto que emana a partir do topo da coluna de destilação, que é chamado de destilado. Uma bomba de refluxo é utilizada para manter o fluxo na seção de retificação da coluna de destilação através do bombeamento de uma porção do destilado de volta para a coluna de destilação.

[0043] O termo "recuperação de petróleo aumentada" (EOR) refere-se a processos para melhorar a recuperação de hidrocarbonetos em reservatórios subterrâneos. As técnicas para a melhoria da eficiência de deslocamento ou a eficiência de varrimento pode ser usada para a exploração de um campo de petróleo através da introdução de gás ou fluidos deslocando em poços de injeção para conduzir o reservatório de óleo, através de poços de produção.

[0044] Tal como aqui utilizado, o termo "fluido" refere-se a gases, líquidos e combinações de gases e líquidos, bem como combinações de gases e sólidos, e combinações de líquidos e sólidos.

[0045] O termo "gases de combustão" refere-se a qualquer fluxo de gás gerado como um subproduto da combustão de hidrocarbonetos.

[0046] O termo "gás" é utilizado alternadamente com "vapor", e é definido como uma substância ou mistura de substâncias no estado gasoso como distinguido a partir do estado líquido ou sólido. Da mesma forma, o termo "líquido" significa uma substância ou mistura de substâncias no estado líquido, para distinguir da do gás ou no estado sólido.

[0047] Um "hidrocarboneto" é um composto orgânico que inclui principalmente elementos de hidrogênio e de carbono, apesar de hidrogênio, enxofre, oxigênio, metais, ou qualquer número de outros elementos podem estar presentes em pequenas quantidades. Tal como aqui utilizado, referem-se a hidrocarbonetos geralmente componentes encontrados no gás natural, óleo, ou instalações de processamento químico.

[0048] Com respeito aos equipamentos de processamento de fluido, o termo "em série" significa que dois ou mais dispositivos são colocados ao longo de uma linha de fluxo de modo que uma corrente de fluido sofrendo separação de fluido se move de uma peça de equipamento para a seguinte enquanto mantendo o fluxo em uma direção a jusante substancialmente constante. Da mesma forma, o termo "em linha" significa que dois ou mais componentes de uma mistura de fluido e dispositivo de separação estão ligados sequencialmente ou, mais preferivelmente, são integrados em um único dispositivo tubular.

[0049] O termo "planta industrial" refere-se a qualquer planta que gera uma corrente gasosa contendo, pelo menos, um hidrocarboneto ou um gás ácido. Um exemplo não limitativo é uma planta de produção de energia eléctrica a carvão. Outro exemplo é uma fábrica de cimento que emite CO2 a baixas pressões.

[0050] "Gás natural liquefeito" ou "LNG" é gás natural geralmente conhecido por incluir uma alta porcentagem de metano. No entanto, o GNL pode também incluir quantidades vestigiais de outros compostos. Os outros elementos ou compostos podem incluir, mas não estão limitados a, etano, propano, butano, dióxido de carbono, nitrogênio, hélio, sulfeto de hidrogênio, ou suas combinações, que foram processados para remover um ou mais componentes (por exemplo, hélio) ou as impurezas (por exemplo, água e / ou hidrocarbonetos pesados) e, em seguida, condensado em uma pressão quase atmosférica no líquido de resfriamento.

[0051] O termo "solvente líquido" refere-se a um fluido em fase substancialmente líquida que absorve preferencialmente um componente sobre o outro. Por exemplo, um solvente líquido pode absorver, preferencialmente, um gás ácido, eliminando assim ou "lavando" pelo menos uma porção do componente de gás ácido a partir de uma corrente de gás ou de uma corrente de água.

[0052] "Dispositivo para contactar Líquido-vapor "refere-se a um dispositivo que proporciona o contato e o desenvolvimento de, pelo menos, uma superfície de interface entre o líquido e o vapor no dispositivo. Exemplos de dispositivos de contato líquido-vapor incluem coluna de pratos, coluna empacotada, coluna de parede molhada (filme descendente), câmara de pulverização, trocador de calor, ou qualquer combinação dos mesmos. Exemplos de dispositivos, incluindo colunas de pratos, e colunas de enchimento incluem colunas de destilação, colunas de fracionamento, e colunas de extração.

[0053] "Gás natural" refere-se a um gás de multicomponentes obtido a partir de um poço de petróleo bruto ou a partir de uma formação subterrânea de suporte de gás. A composição e pressão do gás natural podem variar significativamente. Uma corrente típica de gás natural contém o metano (CH4) como componente principal, isto é, mais que 50 % em mol da corrente de gás natural é metano. A corrente de gás natural também pode conter etano (C2H6), hidrocarbonetos de peso molecular mais elevado (por exemplo, hidrocarbonetos C3-C20), um ou mais gases ácidos (por exemplo, dióxido de carbono ou sulfeto de hidrogênio), ou quaisquer combinações dos mesmos. O gás natural também pode conter pequenas quantidades de contaminantes tais como água, nitrogênio, sulfeto de ferro, cera, óleo bruto, ou quaisquer combinações dos mesmos. A corrente de gás natural pode ser substancialmente purificada antes da sua utilização em modalidades, de modo a remover compostos que podem atuar como venenos.

[0054] "Gás de não-absorção", significa um gás que não é significativamente absorvido por um solvente durante tratamento de gás ou processo de condicionamento.

[0055] "Solvente" refere-se a uma substância capaz, pelo menos em parte, de dissolução ou dispersão de uma ou mais outras substâncias, tais como fornecer ou formar uma solução. O solvente pode ser polar, não polar, neutro, prótico, aprótico, ou semelhantes. O solvente pode incluir qualquer elemento adequado, molécula ou composto, tal como metanol, etanol, propanol, glicóis, éteres, cetonas, outros álcoois, aminas, soluções de sal, ou outros semelhantes. O solvente pode incluir solventes físicos, solventes químicos ou semelhantes. O solvente pode operar por qualquer mecanismo adequado, tal como a absorção física, absorção química, quimissorção, fisiossorção, adsorção, adsorção com modulação de pressão, adsorção por oscilação de temperatura, ou semelhantes.

[0056] "Substancial" quando utilizado em referência a uma quantidade ou a quantidade de um material, ou uma característica específica do mesmo, refere-se a uma quantidade que é suficiente para proporcionar um efeito que o material ou característica foi pretendido fornecer. O grau exato de desvio admissível pode depender, em alguns casos, do contexto específico.

[0057] O termo "corrente de gás adocicado" refere-se a uma corrente de fluido em uma fase substancialmente gasosa que tenha tido pelo menos uma porção dos componentes de gás ácido removidos.

[0058] Visão global

[0059] As técnicas atuais fornecem o contato de uma corrente de gás com uma corrente de líquido. Será compreendido que "corrente de gás" significa substancialmente na fase gasosa, mas pode conter líquido e / ou materiais sólidos arrastados. Da mesma forma, "corrente de líquido" significa substancialmente na fase líquida, mas pode conter gás arrastado e / ou materiais sólidos.

[0060] Mais especificamente, as técnicas atuais fornecem a incorporação de gotículas de líquido formadas a partir de uma corrente de líquido para uma corrente de gás através de um contactador de co-corrente. Tais técnicas podem ser usadas para uma variedade de aplicações. Por exemplo, tais técnicas são aqui descritas com respeito à separação de impurezas a partir de uma corrente de gás, permitindo a incorporação das impurezas a partir do fluxo de gás em gotículas de líquido formadas a partir do fluxo de líquido através de um contactador de co-corrente. O contactador de co-corrente está configurado para contactar a corrente de gás, incluindo as impurezas com o fluxo de líquido através da injeção do fluxo de líquido na corrente de gás como uma névoa fina de gotículas. A névoa proporciona uma área superficial elevada para a incorporação das impurezas na corrente de líquido, por exemplo, por adsorção, dissolução, reação, e outros semelhantes. Uma corrente de gás purificado pode então ser gerada por separação da corrente de gás a partir da corrente de líquido, incluindo as impurezas incorporadas usando um sistema de separação. Além disso, de acordo com as modalidades aqui descritas, um certo número de contactadores de co-corrente e uma série de sistemas de separação podem ser utilizados em série para purificar progressivamente a corrente de gás.

[0061] Sistema de Processamento de Gás

[0062] A Fig. 1 é um diagrama de fluxo do processo de uma instalação de processamento de gás químico à base de solvente 100. A instalação de processamento de gás 100 pode ser utilizada para remover água de uma corrente de gás natural bruto 102, gerando uma corrente de gás natural desidratado 104. Isto pode ser conseguido fazendo fluir o fluxo de gás natural bruto 102 em um contactador 106, que pode remover a água da corrente de gás natural bruto 102. A corrente de gás natural desidratado 104 pode, então, ser vertida para fora do contactador 106 como uma corrente de topo. Além disso, a água residual e componentes do gás ácido podem ser retirados em conexão com um processo subsequente, como será discutido mais adiante.

[0063] A corrente de gás natural bruto 102 pode ser obtida a partir de um reservatório 108 por meio de qualquer tipo de subsuperfície adequada de operação de recuperação de hidrocarboneto. A corrente de gás natural bruto 102 pode incluir um gás não-absorvente, tal como o metano. Além disso, o gás natural bruto fluxo 102 pode incluir um gás de ácido, tais como H2S ou CO2. Por exemplo, o gás natural bruto fluxo 102 pode incluir cerca de 1 a cerca de 10% de H2S ou de cerca de 1 a cerca de 10% de CO2, juntamente com o gás de hidrocarboneto.

[0064] Como mostrado na Fig. 1, o gás natural bruto fluxo 102 pode ser escoado para um separador de entrada de 110 a partir da entrada para a instalação de processamento de gás 100. Ao entrar no separador de entrada 110, a corrente de gás natural bruto 102 pode estar sob uma grande quantidade de pressão. Entretanto, a pressão da corrente de gás natural bruto 102 pode variar consideravelmente, dependendo das características do reservatório abaixo da superfície 108 a partir da qual o produto de gás é produzido. Por exemplo, a pressão da corrente de gás natural bruto 102 pode variar entre a pressão atmosférica e vários milhares psig. Para aplicações de tratamento de gás natural, a pressão da corrente de gás natural bruto 102 pode ser aumentada para cerca de 100 psig, ou de cerca de 500 psig, ou maior, se desejado.

[0065] O separador de entrada 110 pode limpar a corrente do gás natural bruto 102, por exemplo, para evitar a formação de espuma do solvente líquido durante um processo de tratamento de gás ácido mais tarde. Isto pode ser conseguido através da separação da corrente de gás natural bruto em componentes de fase líquida e componentes em fase gasosa. Os componentes em fase líquida podem incluir hidrocarbonetos pesados, uma pequena porção de água, e impurezas, tais como água salgada e fluidos de perfuração. Tais componentes podem ser escoados para fora do separador de entrada 110 através de uma linha de fundo 114, e pode ser enviada para um sistema de recuperação de petróleo 116. Os componentes de fase gasosa podem incluir gás natural e uma certa quantidade de impurezas, tais como gases ácidos e água. Tais componentes podem ser escoados para fora do separador de entrada 110, como a corrente de gás natural indireta 112.

[0066] A partir do separador de entrada 110, a corrente de gás natural 112 pode ser escoada no contactador 106. O contactador 106 pode utilizar um agente de secagem, tal como uma corrente de glicol líquido 118, para absorver a água na corrente de gás natural 112. A corrente de glicol líquido 118 pode incluir vários glicóis, tais como o trietileno-glicol, entre outros. A corrente de glicol líquido 118 pode ser armazenada em um tanque de glicol 120. Uma bomba 122 pode forçar a corrente de glicol líquido 118 a partir do tanque de glicol 120 no contactador 106 sob pressão adequada. Por exemplo, a bomba 122 pode aumentar a pressão da corrente de glicol líquido 118 a cerca de 1000 psig ou maior, dependendo da pressão da corrente de gás natural bruto 102.

[0067] Uma vez no interior do contactador 106, gás dentro da corrente de gás natural 112 se move para cima através do contactador 106. Tipicamente, uma ou mais bandejas 124 ou outros componentes internos são fornecidos dentro do contactador 106 para criar trajetos de escoamento indireto para a corrente de gás natural, 112 e para criar a área interfacial entre as fases gasosa e líquida. Ao mesmo tempo, o líquido a partir da corrente de glicol líquido 118 move-se para baixo e ao longo da sucessão de bandejas 124 no contactador 106. As bandejas 124 ajudam na interação da corrente de gás natural 112 com a corrente de glicol líquido 118.

[0068] O contactador 106 opera na base de um regime de fluxo de contracorrente. Em outras palavras, a corrente de um gás natural 12 é direcionada através do contactador 106 a uma direção, enquanto a corrente de glicol líquido 118 é direcionada através do contactador 106 à direção oposta. Conforme os dois materiais fluidos interagem, a corrente de glicol líquido escoando a jusante 118 absorve a água da corrente de gás natural a montante 112 para produzir o fluxo de gás natural desidratado 104.

[0069] Após a saída do contactador 106, a corrente de gás natural desidratado 104 pode ser escoada através de um separador de saída 126. O separador de saída 126, também referido como um depurador, pode permitir que qualquer glicol líquido transite do contactador 106 para cair fora da corrente de gás natural desidratado 104. O separador de saída 126 também pode ser usado como um vaso de lavagem com água para capturar solvente em fase vapor. Uma corrente de gás natural desidratado final 128 pode escoar fora do separador de saída 126 através de uma linha indireta 130. Qualquer glicol líquido residual 132 pode cair para fora através de uma linha de fundo 134.

[0070] Uma corrente de dessecante usado 136 escoou da parte de fundo do contactador 106. A corrente de dessecante usado 136 pode ser uma solução de glicol que é rica (p.ex., enriquecida) na água absorvida. A corrente de dessecante usado 136 pode estar a uma temperatura relativamente alta, tal como cerca de 90 ° até cerca de 102 ° C, ou superior. Em várias modalidades, a instalação de processamento de gás 100 inclui equipamento para regenerar a corrente de glicol líquido 118 da corrente de dessecante usado 136, como será discutido adiante.

[0071] A partir do contactador 106, a corrente de dessecante usado 136 pode ser escoada através de um trocador de calor 138. Dentro do trocador de calor 138, a corrente de dessecante usado 136 pode ser resfriada, fornecendo calor a um refervedor 140, que é acoplado a uma coluna de destilação 142 dentro de um regenerador 144. O regenerador 144 pode ser utilizado para regenerar a corrente de glicol líquido 118 a partir da corrente de dessecante usado 136. O regenerador 144 pode ser um vaso de pressão grande, ou uma série de vasos de pressão interligados, que opera a cerca de 15 a cerca de 25 psig, por exemplo.

[0072] A corrente de dessecante usado 136 pode ser escoada através de um feixe de tubos 146, no topo da coluna de destilação 142. Vapor de água a alta temperatura 148 sendo liberado da coluna de destilação 142 pode pré-aquecer a corrente de dessecante usado 136 conforme escoa através do feixe de tubos 146, antes do vapor de água e gases de exaustão 148 serem liberados através de uma linha indireta 150.

[0073] Depois de ser pré-aquecido dentro da coluna de destilação 142, a corrente de dessencante usado 136 pode ser liberada a partir do feixe de tubos 146 como uma corrente de glicol aquecido 152. A corrente de glicol aquecido 152 pode escoar em um tambor de queima 154. O tambor de queima 154 pode operar a uma pressão de cerca de 50 a 100 psig, por exemplo. O tambor evaporador 154 pode ter partes internas que criam um efeito de mistura ou um trajeto de escoamento tortuoso para a corrente de glicol 152.

[0074] Os gases residuais 156, tais como metano, H2S, ou CO2, podem ser queimados fora do tambor de queima 154 através de uma linha indireta 158. Os gases residuais 156 capturados na linha indireta 158 podem ser reduzidos a um teor de gás ácido de cerca de 100 ppm, se posto em contato com uma amina. Esta concentração de gases ácidos é suficientemente pequena para que os gases residuais 156 possam ser usados como gás combustível para o sistema de processamento de gás 100.

[0075] Além disso, quaisquer hidrocarbonetos mais pesados arrastados, tais como etano ou propano, dentro da corrente de glicol 152 podem ser capturados dentro do tambor de queima 154. A corrente de hidrocarboneto resultante 160 pode ser escoada para fora do tambor de queima 154 através de uma linha de fundo 162 .

[0076] Além disso, como a temperatura e a pressão da corrente de glicol 152 cai dentro do tambor de queima 154, os hidrocarbonetos dentro da corrente de glicol 152 são separados para fora, produzindo uma corrente parcialmente purificada de glicol 164. A corrente parcialmente purificada de glicol 164 pode em seguida, ser liberada a partir da tambor de queima 154. A corrente parcialmente purificada de glicol 164 pode ser escoada através de um filtro 166, tal como um filtro de carvão, para filtração de partículas.

[0077] A corrente de glicol filtrado resultante 168 pode então ser escoada através de um trocador de calor 170. Dentro do trocador de calor 170, a corrente de glicol filtrada 168 pode ser aquecida por meio de troca de calor com a corrente de glicol líquido 118. A corrente de glicol a alta temperatura resultante 174 pode ser escoada para a coluna de destilação 142 do regenerador 144. À medida que a corrente de glicol filtrado 168 percorre através da coluna de destilação 142, vapor de água e gases de exaustão 148, tal como o H2S e CO2, podem ser removidos da corrente de glicol filtrado 168.

[0078] A corrente de glicol 168 pode ser escoada para fora do fundo da coluna de destilação 142 e para o refervedor 140. O refervedor 140 pode aumentar a temperatura da corrente de glicol 168 utilizando o calor gerado pelo trocador de calor 138. Adicionalmente, o refervedor 140 pode ferver vapor de água residual e gases de exaustão 148 da corrente de glicol 168. Os componentes que são fervidos fora podem ir para cima através da coluna de destilação 142 e se tornar vapor de água e gases de exaustão 148 na linha indireta 150.

[0079] O regenerador 144 pode também incluir uma seção de extração separada 176 alimentada a partir da piscina de líquido no refervedor 140. A seção de remoção 176 pode incluir a embalagem que promove ainda mais a destilação. Quaisquer impurezas remanescentes, tais como a água, H2S, ou CO2, evaporam e se juntam ao vapor de água e efluentes gasosos 148 na linha indireta 150. A corrente de glicol 174 pode, então, ser escoada para um tanque de equilíbrio 178, a partir do qual pode ser liberada como corrente líquida de glicol 118.

[0080] A corrente de glicol líquido regenerado 118 pode ser bombeada para fora do tanque de expansão 178 através de uma bomba 180. A bomba 180 pode aumentar a pressão da corrente de glicol líquido 118 a cerca de 1500 psig ou cerca de 2500 psig, por exemplo.

[0081] A corrente de glicol líquido 18 é então escoada através do trocador de calor 170. O calor trocado com a corrente de glicol filtrado 168 no trocador de calor 170 pode servir para resfriar parcialmente a corrente de glicol líquido 118. Além disso, a corrente de glicol líquido 118 pode ser escoada através de um resfriador 182 antes de ser devolvida para o contactador 106. O resfriador 182 pode resfriar a corrente de glicol líquido 118 para garantir que a corrente de glicol líquido 118 não esteja queimando quando for retornada para o contactador de 106. Por exemplo, o resfriador 182 pode resfriar a corrente de glicol líquido 118 a cerca de 100 ° a 125 ° F (37,7 a 51,6 °C).

[0082] O diagrama de fluxo do processo da Fig. 1 não se destina a indicar que o sistema de processamento de gás 100 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 1. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de processamento de gás 100, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sistema de processamento de gás 100 pode incluir quaisquer tipos adequados de aquecedores, resfriadores, condensadores, bombas para líquidos, gases, ventiladores, linhas de desvio, outros tipos de equipamento de separação e / ou fraccionamento, válvulas, comutadores, controladores, e dispositivos de medição pressão, dispositivos de medição de temperatura, dispositivos de medição de nível, ou dispositivos de medição do fluxo, entre outros.

[0083] Fig. 1 demonstra o uso de um contactador conhecido 106 no contexto de um processo de desidratação de gás. No entanto, as instalações de processamento de gás 100 também são substancialmente representativas de uma operação de remoção do gás ácido. Nesse caso, a corrente de glicol líquido 18 inclui um solvente químico, tal como uma amina primária, uma amina secundária, ou uma amina terciária. A corrente de glicol líquido 118 também pode ser um líquido iônico ou uma mistura de um solvente físico com uma amina. Para fins de discussão, a corrente de glicol líquido 118 pode ser indiferentemente aqui referida como uma amina, um solvente químico, ou um absorvente líquido.

[0084] Em algumas formas de realização, um solvente que preferencialmente remove moléculas de H2S sobre moléculas de CO2 pode ser utilizado. Por exemplo, uma amina terciária, tipicamente não retira eficazmente CO2 tão rapidamente como H2S. Assim, dois sistemas de processamento de gás separados 100 podem ser operados sequencialmente, com um configurado para retirar essencialmente H2S, e o outro configurado para retirar essencialmente CO2. Uma corrente de CO2 separado substancialmente isento de H2S pode também ser gerada.

[0085] Independentemente da aplicação e do solvente utilizado, a desvantagem de sistemas de processamento de gás que incluem sistemas de fluxo em contracorrente, tal como o sistema de processamento de gás 100 da fig. 1, é que as velocidades relativamente baixas são necessárias para evitar o arrastamento de líquido do solvente escoando para baixo na corrente de gás natural 102. Além disso, as distâncias relativamente longas são necessárias para a retirada das gotículas de líquido da corrente de gás natural 102. Dependendo da taxa de escoamento da corrente de gás natural 102, o contactador 106 pode ser maior de 15 pés ( 4,57 m) de diâmetro, e mais de 100 pés (30,48 m) de altura. Para aplicações de alta pressão, o vaso tem, paredes de metal espessa. Consequentemente, os vasos do contactador em contracorrente podem ser grandes e muito pesados. Isso é caro e indesejável, especialmente para aplicações de petróleo e de recuperação de gás fora da costa.

[0086] No sistema de processamento de gás 100 da fig. 1, o contactador 106 inclui uma única torre de contato. No entanto, em algumas aplicações, mais do que uma torre de contato pode ser utilizada. Além disso, contactadores muito grandes podem ser utilizados para aplicações de alto volume, de alta pressão. No caso de aplicações de baixa pressão, tal como a remoção de CO2 do gás de combustão, em uma planta de produção de energia, estima-se que um contactador de duto de 50 pés por 50 pés (15,24 m por 15,24 m) seria utilizado para uma aplicação relativamente pequena de gases de combustão, de 500 megawatts de planta de energia. Muitas centenas de galões por minuto de solvente também escoaram através do contactador. Assim, tais operações podem tornar-se muito dispendiosa.

[0087] Além disso, os internos da torre 106 podem torná-la suscetível ao movimento das ondas em um ambiente fora da costa. Portanto, pode ser desejável ter um processo de transferência de massa que não dependa dos internos das colunas convencionais. Por exemplo, utilizar uma série de baixa queda de pressão, dispositivos de contato pequeno para remover CO2 ou H2S de correntes de gás de queima.

[0088] As modalidades descritas aqui utilizam um regime de fluxo de co-corrente, como uma alternativa para o regime de fluxo de contracorrente demonstrado no contactador 106 da Fig. 1. O esquema de fluxo de co-corrente utiliza um ou mais sistemas para contactar em co-corrente conectados em série dentro de um tubo de contato. Uma corrente de gás natural e um solvente líquido podem mover em conjunto, p.ex., em co-corrente, dentro dos sistemas de contato de co-corrente. Em algumas modalidades, a corrente de gás natural e o solvente líquido se movem juntos em geral ao longo do eixo longitudinal do respectivo sistema para contactar em co-corrente. Em geral, contactadores de co-corrente podem funcionar a velocidades de fluido muito mais elevadas do que os contactadores de contracorrente. Como resultado, contactadores de co-corrente tendem a ser menores do que contactadores de contracorrente que utilizam torres padrão empacotadas ou em bandejas.

[0089] A Fig. 2A é um diagrama de fluxo de processo de um sistema de processamento de gás 200, que inclui um regime de fluxo de co-corrente. O sistema de processamento de gás 200 pode ser uma alternativa para o sistema de processamento de gás 100 discutido em relação à Fig. 1. O sistema de processamento de gás 200pode ser utilizado para a remoção de H2S ou outros componentes de gases ácidos de uma corrente de gás 202. Além disso, em algumas modalidades, o sistema de processamento de gás 200 pode ser utilizado para a remoção de água ou de outras impurezas de uma corrente de gás 202. O sistema de processamento de gás 200 pode empregar um certo número de sistemas para contactar em co-corrente 204A-F. Cada sistema para contactar em co-corrente 204A-F pode incluir uma (uma ou mais) de sistema (s) contactador(es) em co- corrente / ou de separação, por exemplo, como discutido mais adiante com referência à fig. 7.

[0090] A corrente de gás 202 pode ser uma corrente de gás natural a partir de uma operação de produção de hidrocarbonetos. Por exemplo, a corrente de gás 202 pode ser uma corrente de gás de combustão de uma planta de energia, ou uma corrente de gás de síntese (syn-gás). Se a corrente de gás natural 202 é uma corrente de syn-gás, a corrente de gás 202 pode ser resfriada e filtrada antes de ser introduzida no sistema de processamento de gás 200. A corrente de gás 202 pode também ser uma corrente de gás de queima feita a partir de um tambor de queima em uma própria unidade de processamento de gás. Além disso, a corrente de gás 202 pode ser uma corrente de gás residual a partir de um processo de Claus de recuperação de enxofre ou uma corrente de impurezas de um regenerador. Adicionalmente, a corrente de gás 202 pode ser uma emissão de escape de uma fábrica de cimento ou outra unidade industrial. Neste exemplo, o CO2 pode ser absorvido a partir de excesso de ar ou de um gás de combustão contendo nitrogênio.

[0091] A corrente de gás 202 pode incluir um gás não-absorvente, tal como metano, e uma ou mais impurezas, tais como um gás ácido. Por exemplo, a corrente de gás natural 202 pode incluir CO2 ou H2S. O sistema de processamento de gás 200 pode converter a corrente de gás de 202 em uma corrente de gás adocicado 206 removendo os gases ácidos.

[0092] Em operação, a corrente de gás 202 pode ser escoada em um primeiro sistema para contactar co-corrente 204A, onde é misturada com uma corrente de solvente 208. Se o sistema de processamento de gás 200 é para ser utilizado na remoção de H2S, ou outros compostos de enxofre, a corrente de solvente 208 pode incluir uma solução de amina, tal como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), ou amina metildietanol (MDEA). Outros solventes, tais como solventes físicos, soluções de sais alcalinos, ou de líquidos iônicos, também podem ser usados para a remoção de H2S. Em modalidades utilizadas para outros fins, tais como desidratação ou reações, outros solventes ou reagentes, tais como glicóis, podem ser utilizados. A corrente de solvente 208 pode incluir um solvente pobre, que foi submetido a um processo de dessorção para a remoção de impurezas de gás de ácido. Por exemplo, no sistema de processamento de gás 200 mostrado na Fig. 2A, a corrente de solvente 208 introduzida no primeiro sistema para contactar co-corrente 204A inclui um solvente semi-pobre que é feito a partir de uma porção central de um regenerador 210. Uma corrente de solvente pobre 212 retirado do regenerador 210 pode também ser dirigida para uma sistema para contactar co- corrente final 204F.

[0093] Em várias modalidades, o sistema de processamento de gás 200 emprega uma série de sistemas para contactar co-corrente 204A-F. Cada sistema para contactar co-corrente 204A-F remove uma porção do teor de gás de ácido da corrente de gás natural 202, liberando desse modo uma corrente de gás natural progressivamente adoçada em uma direção a jusante. O sistema para contactar co- corrente final 204F fornece a corrente de gás natural adocicado final 206.

[0094] Antes de entrar no primeiro sistema para contactar co-corrente 204A, a corrente de gás natural 202 pode passar através de um separador de entrada 214. A entrada do separador 214 pode ser usada para limpar a corrente de gás natural 202 através da filtragem de impurezas, tais como água salgada e fluidos de perfuração. Alguma filtração de partículas também pode ocorrer. A limpeza da corrente de gás natural 202 pode impedir a formação de espuma de solvente durante o processo de tratamento de gás de ácido.

[0095] Em algumas modalidades, a corrente de gás natural 202 pode também ser pré-tratada a montante do separador de entrada 214 ou no primeiro sistema para contactar co-corrente. Por exemplo, a corrente de gás natural 202 pode ser submetida a uma lavagem com água para remover o glicol ou outros aditivos químicos. Isto pode ser conseguido através de um circuito de processamento separado (não representado) em que a água é introduzida com o gás, tal como por meio de um sistema para contactar co-corrente adicional. Água tem uma afinidade com glicol e irá puxar o glicol para fora da corrente de gás natural 202. Este, por sua vez, ajudará a controlar a formação de espuma dentro dos sistemas para contactar co-corrente 204A-F. No caso de aplicações de gás de combustão, inibidores de corrosão podem ser adicionados ao solvente para retardar a reação de O2 com o aço nos processos.

[0096] Como mostrado na Fig. 2A, a corrente de solvente 208 é escoada para dentro do primeiro sistema para contactar co-corrente 204A. O movimento da corrente de solvente semi-pobre 208 para o primeiro sistema de para contactar co- corrente 204A pode ser auxiliado por uma bomba 216. A bomba 216 pode fazer com que a corrente de solvente semi-pobre 208 escoe para o primeiro sistema para contactar co-corrente 204A a uma pressão adequada, por exemplo, de cerca de 15 psia a cerca de 1500 psig ,.

[0097] Uma vez no interior do primeiro sistema para contactar co-corrente 204A, a corrente de gás natural 202 e a corrente de solvente 208 se movem ao longo do eixo longitudinal do primeiro sistema para contactar co-corrente 204A. Conforme eles se movem, a amina líquida (ou outra solução de tratamento) interage com o H2S, H2O (ou outro material) na corrente de gás natural 202, fazendo com que o H2S anexe quimicamente seja absorvido pelas moléculas de amina. Uma primeira solução de tratamento de gás parcialmente carregada, ou "rica", 218A pode ser escoada fora de uma porção de fundo do primeiro sistema para contactar co- corrente 204A. Além disso, uma primeira corrente de gás natural parcialmente adoçada 220A pode ser escoada fora de uma porção de topo do primeiro sistema para contactar co-corrente 204A e para um segundo sistema para contactar co- corrente 204B.

[0098] Como se mostra no exemplo ilustrado na Fig. 2A, um terceiro sistema para contactar co-corrente 204C pode ser fornecido a partir do segundo sistema para contactar co-corrente 204B, e um quarto sistema para contactar co-corrente 204D pode ser fornecido a partir do terceiro sistema para contactar co-corrente 204C. Além disso, um quinto sistema para contactar co-corrente 204E pode ser fornecido a partir do quarto sistema para contactar co-corrente 204D, e um sistema final para contactar co-corrente 204F pode ser proporcionado após o quinto sistema para contactar co-corrente 204E. Cada um dos segundo, terceiro, quarto, quinto e sistemas para contactar co-corrente 204B, 204C, 204D, e 204E pode gerar uma respectiva corrente de gás natural 220B parcialmente açucarado, 220C, 220D, e 220E. Além disso, cada um dos segundo, terceiro, quarto, quinto e sistemas para contactar co-corrente 204B, 204C, 204D, 204E, e 204F pode gerar respectiva solução de tratamento de gás parcialmente carregado 218B, 218C, 218D, 218e, e 218F . Se uma amina é utilizada como a corrente de solvente 208, as soluções de tratamento de gás parcialmente carregado 218A-F podem incluir soluções ricas em amina. No sistema de processamento de gás 200, a segunda solução de tratamento de gás carregado 218B funde-se com a solução de tratamento de gás rico 218A e passa por um processo de regeneração no regenerador 210.

[0099] À medida que as correntes de gás natural, progressivamente-adocicados 218A-F são geradas, a pressão do gás no sistema de processamento de gás 200 irá diminuir gradualmente. Quando isto ocorre, a pressão do líquido das soluções de tratamento de gás progressivamente rico 218A-F pode ser correspondentemente aumentada. Isto pode ser conseguido, colocando uma ou mais bombas de reforço (não mostradas) entre cada um dos sistemas para contactar co-corrente 204A-F para aumentar a pressão do líquido no sistema de processamento de gás 200.

[0100] No sistema de processamento de gás 200, correntes de solvente podem ser regeneradas escoando as soluções de tratamento de gás parcialmente carregado 218A e 218B através de um tambor de queima 221. Gás natural absorvido 222 pode ser queimado das soluções de tratamento de gás parcialmente carregado 218A e 218B dentro do tambor de queima 221, e pode ser escoado para fora do tambor de queima 221 através de uma linha indireta 224.

[0101] A corrente rica em solvente resultante 226 pode ser escoada do tambor de queima 221 para o regenerador 210. A corrente rica em solvente 226 pode ser introduzida no regenerador 210 para a dessorção. O regenerador 210 pode incluir uma porção de remoção 228 incluindo bandejas ou outros componentes internos (não mostrados). A porção de remoção 228 pode ser localizada diretamente em cima de uma porção do refervedor 230. Uma fonte de calor 232 pode ser fornecida com o refervedor 230 para gerar calor. O regenerador 210 produz a corrente de solvente pobre, regenerado 212 que é reciclado para reutilização no sistema final para contactar co-corrente 204F. Gás indireto retirado de um regenerador 210, que pode incluir H2S concentradas (ou CO2), pode ser vertido para fora do regenerador 210, como uma corrente de impurezas de topo 234.

[0102] A corrente de impurezas indireta 234 pode ser escoada para um condensador 236, que pode resfriar a corrente de impurezas indireta 234. A corrente de impurezas indireta resfriada 238 pode escoar através de um acumulador de refluxo 240. O acumulador de refluxo 240 pode separar o líquido restante, tal como a água condensada a partir da corrente de impurezas 238. Isto pode resultar na geração de uma corrente de gás de ácido 242 substancialmente puro, que pode escoada para fora do acumulador 240 de refluxo através de uma linha indireta 244.

[0103] Em algumas modalidades, se a corrente de gás natural inicial 202 inclui de CO2, e uma corrente de solvente seletiva a CO2 208 é usada, a corrente de gás ácido 242 inclui essencialmente CO2. A corrente de gás ácido rica em CO2 242 pode ser utilizada como parte de uma operação de EOR miscível para recuperar óleo. Se o reservatório de óleo a ser inundado não contém uma quantidade significativa de H2S ou outros compostos de enxofre, o CO2 para ser utilizado na operação de EOR pode não conter H2S ou outros compostos de enxofre significativos. No entanto, correntes de CO2 concentrado de operações de produção de petróleo e gás podem estar contaminadas com pequenas quantidades de H2S. Assim, pode ser desejável remover o H2S do CO2, a menos que a corrente de gás ácido 202 seja para ser injetada puramente para o sequestro geológico.

[0104] Em algumas modalidades, se a corrente de gás natural inicial 202 inclui H2S, uma corrente de solvente seletivo a H2S 208 pode ser usada para capturar o H2S. O H2S pode então ser convertido em enxofre elementar, utilizando uma unidade de recuperação de enxofre (não mostrada). A unidade de recuperação de enxofre pode ser uma chamada unidade de Claus. Os versados na técnica compreenderão que um "processo de Claus" é um processo que é por vezes utilizado pelas indústrias de gás natural e refinaria para recuperar o enxofre elementar a partir de fluxos de H2S contendo gás.

[0105] Na prática, o "gás residual" do processo de Claus, que pode incluir H2S, SO2, CO2, N2 e vapor de água, pode ser reagido para converter o SO2 em H2S por meio de hidrogenação. A corrente de gás residual hidrogenado tem uma alta pressão parcial, uma grande quantidade de CO2, por exemplo, mais de 50%, e uma pequena quantidade de H2S, por exemplo, uns poucos por cento ou menos. Este tipo de corrente de gás, que é tipicamente próxima da pressão atmosférica, é passível de remoção seletiva de H2S. O H2S recuperado pode ser reciclado para a frente da unidade de Claus, ou pode ser sequestrado a jusante. Alternativamente, uma oxidação direta do H2S em enxofre elementar pode ser realizada utilizando vários processos conhecidos no campo da separação de gases.

[0106] Uma vez que a reação de H2S é instantânea em relação às reações de CO2, diminuindo o tempo de residência, isto é, o tempo de contato entre as fases de vapor e líquido, irá resultar em menos CO2 sendo absorvido pelo solvente. A concepção dos sistemas para contactar co-corrente 204A-F melhora a remoção seletiva de H2S, devido ao curto tempo de contato inerente ao desenho do equipamento.

[0107] Como mostrado na Fig. 2A, uma corrente de líquido residual 246 pode ser escoada para fora do fundo do acumulador de refluxo 240. A corrente de líquido residual 246 pode ser escoada através de uma bomba de refluxo 248, o que pode aumentar a pressão da corrente de líquido residual 246 e bombear a corrente de líquido residual 246 para o regenerador 210. A corrente de líquido residual 246 pode ser escoada para fora do regenerador 210, por exemplo, a partir do fundo da porção do refervedor 230, como parte da corrente de solvente pobre 212. Alguma água pode ser adicionada à corrente de solvente pobre 212 para equilibrar a perda de vapor de água para a corrente de gás natural parcialmente adocicado 220A-E. Esta água pode ser adicionada a uma entrada ou de sucção da bomba de refluxo 248.

[0108] A corrente de solvente pobre 212 pode estar a uma pressão baixa. Por conseguinte, a corrente de solvente pobre 212 pode ser passada através de um aumento de pressão da bomba 250. A partir da bomba de aumento de pressão 250, a corrente de solvente pobre 212 pode ser escoada através de um resfriador 254. O resfriador 254 pode resfriar a corrente de solvente pobre 212 para garantir que a corrente de solvente pobre 212 irá absorver gases ácidos de forma eficaz. A corrente de solvente pobre resfriada resultante 256 é, então, utilizada como a corrente de solvente para o sistema para contactar co-corrente final 204F.

[0109] Em algumas modalidades, um tanque de solvente 258 é fornecido na proximidade do final do sistema para contactar co-corrente 204F. A corrente de solvente pobre resfriada 256 pode ser escoada a partir do tanque de solvente 258. Em outras modalidades, o tanque de solvente 258 está fora de linha e fornece um reservatório para a corrente de solvente pobre 256.

[0110] O diagrama de fluxo do processo da Fig. 2A não se destina a indicar que o sistema de processamento de gás 200 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 2A. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de processamento de gás 200, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sistema de processamento de gás 200 pode incluir quaisquer tipos adequados de aquecedores, resfriadores, condensadores, bombas para líquidos, gases, ventiladores, linhas de desvio, outros tipos de equipamento de separação e / ou de fraccionamento, válvulas, comutadores, controladores, e dispositivos de medição de pressão, dispositivos de medição de temperatura, dispositivos de medição de nível-, ou dispositivos de medição do fluxo, entre outros.

[0111] A Fig. 2B é um diagrama de fluxo de processo de um outro sistema de processamento de gás 260, que inclui um regime de fluxo de co-corrente. Itens numerados como são como descritos em relação à Fig. 2A. O funcionamento do sistema 260 de processamento de gás da fig. 2B é semelhante ao do sistema de processamento de gás 200 da Fig. 2A. No entanto, no sistema de processamento do sistema de gás 260, o primeiro sistema para contactar co-corrente 204A recebe a solução de tratamento de gás parcialmente carregado 218B do segundo sistema para contactar co-corrente 204B. Portanto, o sistema de processamento de gás 260 não inclui a corrente de solvente semi-pobre 208. Neste exemplo, a série de sistemas para contactar co-corrente 204A-F atua como uma coluna de separação, por exemplo, em que cada fase corresponde a uma etapa compactada, como discutido em relação à Fig. 3.

[0112] Uma vez que a solução de tratamento de gás parcialmente carregado de solvente líquido de 218B recebida pelo primeiro sistema para contactar co-corrente 204A na Fig. 2B já tenha sido processada por meio do segundo sistema para contactar co-corrente 204B, a solução de tratamento de gás carregada parcialmente 218B recebida pelo primeiro sistema para contactar co-corrente 218B pode ser muito rica. Por esta razão, pode ser desejável fornecer algum grau de processamento intermediário da solução de tratamento de gás parcialmente carregado 218B.

[0113] Alternativamente, uma corrente de gás semi-pobre pode ser retirada de outras operações de adoçamento no sistema de processamento de gás 260 e utilizado, pelo menos em parte, como uma solução de amina para o primeiro ou o segundo sistema para contactar co-corrente 204A ou 204B. A este respeito, há situações em que um único tipo de solvente é utilizado por mais de um serviço do sistema de processamento de gás 260. Este é referido como tratamento de gás integrado. Por exemplo, MDEA pode ser usado tanto para remoção de gás ácido seletivo a H2S, alta pressão, bem como em um processo de tratamento de gás residual de Claus (TGT). A corrente rica em amina do processo TGT não é carregada pesadamente com H2S e CO2, devido à baixa pressão do processo. Assim, em algumas modalidades, a corrente rica em amina do processo TGT é usada como uma corrente semi-pobre para o primeiro ou segundo sistema para contactar co-corrente 204A ou 204B. A corrente semi-pobre (não mostrada) pode ser bombeada a uma pressão adequada e injetada no primeiro ou segundo sistema para contactar co-corrente 204A ou 204B, possivelmente junto com a solução de tratamento de gás carregado parcialmente do sistema para contactar co-corrente sucedendo.

[0114] Além disso, no sistema de processamento de gás 260 da Fig. 2B, a primeira solução de solvente parcialmente carregado 218A é escoada através de um trocador de calor 262 depois de ser escoado através do tambor de queima 221. Dentro do trocador de calor 262, a temperatura da primeira solução de solvente parcialmente carregado 218A é aumentada por meio de troca de calor com o solvente pobre 212 retirado do regenerador 210. Isto serve para aquecer a primeira solução de solvente parcialmente carregado 218A antes da introdução no regenerador 210, enquanto resfriando a corrente de solvente pobre 212.

[0115] O diagrama de fluxo do processo da Fig. 2B não se destina a indicar que o sistema de processamento de gás 260 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 2B. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de processamento de gás 260, dependendo dos detalhes da implementação específica.

[0116] A Fig. 3 é uma vista esquemática de uma coluna 300 para separar uma corrente de alimentação 302 em uma corrente de gás 304 e uma corrente líquida 306. A corrente de alimentação 302 pode ser uma corrente de gás que inclui dois ou mais componentes diferentes com diferentes pontos de ebulição e pressões de vapor, tal como um solvente absorvente e um contaminante de gás. A coluna 300 pode ser semelhante às colunas utilizadas nos sistemas de regeneração 138 e 210 discutidos em relação às figuras 1, 2A, e 2B.

[0117] A coluna 300 pode incluir um certo número de bandejas ou outros componentes internos 308 que criam caminhos de fluxo indireto para a corrente de alimentação 302 e criam a área interfacial entre as fases gasosa e líquida. A corrente de alimentação 302 pode ser injetada em uma parte de fundo ou média da coluna 300, entre bandejas 308. O gás no interior da corrente de alimentação 302 pode mover-se para cima através da coluna 300. Ao mesmo tempo, qualquer líquido no interior da coluna 300 se move para baixo e em toda a sucessão das bandejas 308 da coluna 300. Além disso, o líquido pode incluir uma corrente de refluxo de 310 que é reinjetada na porção de topo da coluna 300, como será discutido mais aqui.

[0118] A coluna 300 pode utilizar uma variedade de tecnologias de separação, dependendo das espécies na corrente de alimentação 302. Por exemplo, a coluna pode ser uma coluna de destilação, uma coluna de separação em contracorrente, ou uma coluna de regeneração, entre outros.

[0119] Para obter uma coluna de destilação, a corrente de alimentação 302 pode incluir uma mistura de líquidos com pontos de ebulição ligeiramente diferentes. Neste caso, a coluna 302 é uma coluna de destilação que serve para separar as espécies pelas diferenças de ponto de ebulição. As bandejas 308 determinam o número de pratos teóricos, e, assim, a eficiência de separação da coluna 300.

[0120] Em uma coluna de contracorrente, a corrente de alimentação 302 pode incluir uma mistura de gases, como o metano e H20 ou H2S. À medida que os gases passam para cima através da corrente de líquido que cai, um tipo de gás é preferencialmente absorvido pelo líquido, reduzindo a sua concentração no gás que se eleva para o topo da coluna 300. Em algumas modalidades, o líquido compreende um solvente físico (não mostrado) que é injetado em uma porção de topo da coluna 300. Mais especificamente, as fases líquidas e vapor podem ser contactadas em contracorrente para efetuar a separação de uma mistura de fluido com base em afinidades químicas, diferença do ponto de ebulição, ou diferenças de pressão de vapor, ou combinações dos mesmos.

[0121] Em uma coluna de regeneração, o fluxo de alimentação inclui um líquido que contém um gás dissolvido ou adsorvido. À medida que o líquido desce através da coluna, o gás é liberado, e sai através do topo.

[0122] O componente que se concentra na fase gasosa pode ser escoado para fora do topo da coluna 300 como um fluxo de gás indireto 312, enquanto o componente que se concentra na fase líquida pode ser escoado para fora do fundo da coluna 300 como uma corrente líquida 314. Além disso, uma certa quantidade de líquido 316 pode ser deixada a acumular-se no fundo da coluna 300, antes de ser escoado para fora da coluna 300, a fim de proporcionar o aumento da separação da fase gasosa e da fase líquida.

[0123] A corrente de líquido de fundo 314 pode ser escoada através de um refervedor 318. O refervedor 318 pode aumentar a temperatura do fluxo de líquido de fundo 314, vaporizando uma parte da corrente de líquido de fundo 314, que pode incluir componentes no líquido, ou um parte do próprio líquido. A corrente resultante 320 pode ser escoada de volta para a porção de fundo da coluna 300 para fornecer calor aos líquidos 316 coletando na base da coluna 300.

[0124] Uma porção da corrente de gás indireta 312 pode ser resfriada e condensada, pelo menos, parcialmente dentro de um trocador de calor 322. A corrente de gás resfriada 324 pode então ser separada na corrente de gás 304 e uma corrente líquida 326 dentro de uma coluna de separação 328. A corrente de líquido 326 pode ser bombeada de volta para a porção de topo da coluna 300, como corrente de refluxo 310. Dentro da coluna 300, a corrente de refluxo 310 pode ser utilizada para melhorar o desempenho da coluna 300, aumentando o grau de separação entre a fase líquida e a fase gasosa.

[0125] Na prática, a coluna 300 pode ser muito grande e pesada. Isso pode criar dificuldade em muitas aplicações, tais como aplicações de petróleo e produção de gás fora da costa. Por conseguinte, o sistema para contactar co-corrente aqui descrito pode proporcionar uma alternativa desejável para a coluna 300.

[0126] A Fig. 4A é um diagrama de fluxo de processo de um sistema de separação 400, incluindo um número de sistemas para contactar co-corrente 402A- C, que pode ser colocado em um invólucro 403. Nesta modalidade, o sistema de separação 400 pode ser análogo a uma coluna de separação, por exemplo , como discutido em relação à Fig. 3, em que cada um dos sistemas para contactar por co- corrente 402A-C estão agindo como compactador de leito. Em algumas modalidades, o invólucro 403 é uma estrutura permanente, de temperatura controlada. Em outras modalidades, o invólucro 403 é uma estrutura temporária ou portátil. Em outras modalidades, o invólucro 403 é um revestimento de isolamento. O sistema de separação 400 pode ser implementado como parte de um sistema de processamento de gás, tal como o sistema de processamento de gás 200 ou 260 discutido com referência à fig. 2A ou 2B. O sistema de processamento de gás pode utilizar um certo número de sistemas para contactar em co-corrente 402 ligados em série, tal como os sistemas para contactar em co-corrente 204A-F discutidos em relação às Figs. 2A e 2B. No arranjo ilustrativo mostrado na Fig. 4A, um primeiro sistema para contactar em co-corrente402A, um segundo sistema para contactar em co-corrente 402B, e um terceiro sistema para contactar em co-corrente 402C são fornecidos, cada um situado dentro do único invólucro 403.

[0127] Em várias modalidades, devido às exigências de bombas nas correntes líquidas, as correntes líquidas de inter-estágio podem escoar através do invólucro 403. O invólucro 403 pode ser projetado para manter o equipamento e as soluções solventes escoam nele frias. Isso pode ser feito através de controle de temperatura dentro do invólucro 403 ou através da circulação de um meio de resfriamento adjacente ao reservatório 403.

[0128] A primeira corrente de gás 404 pode ser escoada para o primeiro sistema para contactar co-corrente 402A. O primeiro sistema para contactar co-corrente 402A pode gerar uma primeira corrente de gás parcialmente purificado 406A, a qual pode ser escoada do primeiro sistema para contactar co-corrente 402A com o segundo sistema para contactar co-corrente 402B. O segundo sistema para contactar co-corrente 402B pode, em seguida, gerar um segundo fluxo de gás parcialmente purificado 406B, que pode ser escoado do segundo sistema para contactar co-corrente 402B para o terceiro sistema para contactar co-corrente 402C. Em algumas modalidades, o terceiro sistema para contactar co-corrente 402C gera uma corrente de gás purificado final 408.

[0129] Cada um dos primeiro, segundo, e terceiro sistemas para contactar co- corrente 402A-402C também gera respectivas soluções de tratamento de gás rico 410A, 410B, e 410C. A terceira solução de tratamento de gás 410C pode ser direcionada de volta para o segundo sistema para contactar co-corrente 402B como um solvente líquido e a segunda solução de tratamento de gás 410B pode ser direcionada de volta para o primeiro sistema para contactar co-corrente 410A. Além disso, o terceiro sistema para contactar co-corrente 402C pode receber uma solução de tratamento de gás 410D de outra fonte. Além disso, a primeira solução de tratamento de gás 410A pode ser devolvida a um regenerador (não mostrado), tal como o regenerador 210 discutido em relação às Figs. 2A e 2B, ou pode servir como um solvente líquido para um sistema para contactar co-corrente anterior (não mostrado).

[0130] O número de sistemas para contactar co-corrente não se limita ao que é mostrado. Além disso, as interligações não têm de ser dispostas como mostrado. Em outras aplicações, os sistemas para contactar co-corrente podem ser utilizado como reatores, por exemplo, através da inclusão de um reagente na primeira corrente do gás 404, e a injeção de um segundo reagente nas respectivas soluções de tratamento de gás rico 410A, 410B, e 410C .

[0131] A Fig. 4B é um diagrama de fluxo do processo de sistemas para contactar co-corrente 402A, 402B, e 402C da Fig. 4A, com a adição de um certo número de trocadores de calor 412A e 412B. Os trocadores de calor 412a e 412b podem ser usados para resfriar as soluções de tratamento de gás 410B e 410C. Em algumas modalidades, os trocadores de calor 412a e 412b são utilizados como uma alternativa ao uso do invólucro 403.

[0132] A Fig. 5 é um diagrama de fluxo do processo de uma série de sistemas para contactar co-corrente 500A-C que funcionam em ligação com um ou mais tambores de queima 502. Os sistemas para contactar co-corrente 500A-C, podem ser implementados como parte de um sistema de processamento de gás, tal como os sistemas de processamento de gás 200 ou 260 discutidos com referência à fig. 2A ou 2B. Os sistemas para contactar co-corrente 500A-C, podem ser ligados em série, de forma semelhante aos sistemas para contactar co-corrente 204A-F discutidos em relação às Figs. 2A e 2B. No arranjo ilustrativo mostrado na Fig. 5, um primeiro sistema para contactar co-corrente 500A, um segundo sistema para contactar co-corrente 500B, e um terceiro sistema para contactar co-corrente 500C são fornecidos.

[0133] A primeira corrente de gás 504 pode ser escoada para o primeiro sistema para contactar co-corrente 500A. O primeiro sistema para contactar co-corrente 500A pode gerar uma primeira corrente de gás parcialmente purificado 506A, que pode ser escoada do primeiro sistema para contactar co-corrente 500A para o segundo sistema para contactar co-corrente 500B. O segundo sistema para contactar co-corrente 500B pode, em seguida, gerar uma segunda corrente de gás 506B parcialmente purificado, que pode ser escoada do segundo sistema para contactar co-corrente 500B para o terceiro sistema para contactar co-corrente 500C. Em algumas modalidades, o terceiro sistema para contactar co-corrente 500C gera uma corrente de gás purificado final 508.

[0134] Cada um dos primeiro, segundo sistemas, e terceiro sistemas para contactar co-corrente 500A, 500B, e 500C também geram respectivas soluções para tratamento de gás rico 510A, 510B, e 510C. A terceira solução de tratamento de gás de a 510C pode ser direcionada de volta para o segundo sistema para contactar co- corrente 500B como um solvente líquido e a segunda solução de tratamento de gás 510B pode ser direcionada de volta para o primeiro sistema para contactar co- corrente 510A como um solvente líquido. Além disso, o terceiro sistema para contactar co-corrente 500C pode receber uma solução de tratamento de gás 510D de outra fonte. Além disso, a primeira solução de tratamento de gás 510A pode ser devolvida a um regenerador (não mostrado), tal como o regenerador 210 discutido em relação às Figs. 2A e 2B, ou pode servir como um solvente líquido para um sistema para contactar co-corrente anterior (não mostrado).

[0135] Como mostrado na Fig. 5, a segunda solução de tratamento de gás 510B pode escoar através do tanque de queima 502. Uma linha de queima 512 pode ser fornecida saindo do topo do tanque de queima 502. O tanque de queima 502 e linha de queima associada 512 pode permitir que qualquer metano e CO2 absorvido na segunda solução de tratamento gás 510B a ser queimada para fora antes que a segunda solução de tratamento de gás 510B tenha escoado para o primeiro sistema para contactar co-corrente 500A. H2O em forma de vapor pode também ser ventilado da linha de queima 512. Em várias modalidades, queimando a segunda solução de tratamento de gás 510B cria uma solução de solvente semi-pobre. O uso de uma solução de solvente semi-pobre no primeiro sistema para contactar co-corrente 500A pode melhorar a eficiência do primeiro sistema para contactar co-corrente 500A e reduzir a carga sobre o regenerador. Além disso, em algumas modalidades, quaisquer outras soluções de tratamento de gás 510A, 510C, ou 510D podem também ser escoadas através de um tambor de queima que é semelhante ao do tambor evaporador 502.

[0136] Em algumas modalidades, gás, p.ex., metano, CO2 e H2O, queimando fora da linha de queima 512 é misturado com gás queimando fora das linhas de queima associadas com qualquer número de outros tambores de queima dentro do sistema de processamento de gás. Por exemplo, para o sistema de processamento de gás 200 discutido em relação à Fig. 2 A, o gás queimando fora da linha de queima 512 pode ser misturado com o gás natural intermitente 222 para fora do tambor de queima 221. A pressão do gás de queima fora da linha de queima 512 pode corresponder à pressão do gás natural 222 queimando fora do tambor de queima 221.

[0137] Como mostrado na Fig. 5, a segunda solução de tratamento de gás 510B também pode ser escoada através de uma bomba 514 à medida que sai do tambor de queima 502. A bomba 514 pode aumentar a pressão da segunda solução de tratamento de gás 510B, que pode ajudar a ultrapassar o efeito da queda de pressão que ocorre dentro do sistema para contactar co-corrente 500A-C. O aumento da pressão da segunda solução de tratamento de gás 510B pode também permitir que a segunda solução de tratamento de gás 510B arraste mais eficazmente os gases ácidos dentro da corrente de gás 504.

[0138] A utilização de vários sistemas para contactar co-corrente em série tem sido aqui descrita em ligação com a remoção de gases ácidos de uma corrente gasosa. Por exemplo, as Figs. 2A e 2B mostram aplicações em que a concentração de H2S (ou qualquer outro tipo de gás ácido) dentro da corrente de gás é reduzida sequencialmente através do uso de um número de sistemas para contactar co- corrente. No entanto, os sistemas de processamento de gás 200 e 260, bem como qualquer outro tipo de sistema de processamento de gás, que inclui um certo número de sistemas para contactar co-corrente ligados em série, também pode ser usado para uma variedade de outras aplicações.

[0139] Em algumas modalidades, os sistemas para contactar co-corrente aqui descritos podem ser utilizados para a desidratação de gás natural. Gás natural bruto é frequentemente saturado com água. A água é tipicamente removida para evitar a formação de hidratos de gás natural e para evitar a corrosão em tubulações.

[0140] Em operações conhecidas, a desidratação é geralmente realizada por contato da corrente de gás úmido com um solvente glicol. O solvente de glicol é tipicamente trietileno glicol (TEG). O contato acontece em uma torre de bandejas ou um absorvedor empacotado. Em operação, TEG pobre, por exemplo, TEG que é substancialmente livre de água, entra no topo do contactador, enquanto o gás úmido entra no fundo da torre. As duas correntes de fluidos escoam em contracorrente através da coluna. O TEG escoando para baixo absorve a água do gás natural escoando para cima. O gás natural sai do topo da coluna substancialmente seco, enquanto que o TEG rico sai do fundo da coluna, contendo a água absorvida.

[0141] Um ou mais sistemas para contactar co-corrente, tais como os sistemas para contactar co-corrente discutidos em relação às Figs. 2A, 2B, 4A, 4B e 5, pode ser usado no lugar da torre de bandejas ou absorvedor empacotado para rapidamente contactar um dessecante com gás úmido. Além disso, as quedas de pressão mais elevadas podem ser usadas para dispersar o solvente líquido na fase vapor e melhorar a eficiência dos sistemas para contactar co-corrente.

[0142] A Fig. 6 é um diagrama de fluxo do processo de uma instalação de regeneração de gás 600 utilizando o sistema para contactar co-corrente aqui descrito. A instalação de regeneração de gás 600 utiliza uma série de sistemas para contactar co-corrente 602A-C, para a remoção de gás ácido 604 a partir de uma solução de solvente rico 606. A solução de solvente rico 606 pode estar quente devido à reação química exotérmica envolvida em um processo de remoção de CO2 ou H2S anterior, bem como possível pré-aquecer com uma fonte externa.

[0143] A solução de solvente rico 606 pode escoar em um primeiro sistema para contactar co-corrente 602A. Dentro do primeiro sistema para contactar co-corrente 602A, a solução de solvente rico 606 pode ser contactada com um gás de extração 608. O gás de extração 608 pode ser nitrogênio. Além disso, o gás de extração 608 pode ser ar, se H2S não estiver presente na solução de solvente rico 606, ou gás de combustível, tal como o metano, se apenas vestígios de H2S estiverem presentes na solução de solvente rico 606. O gás de extração 608 pode ser gás gerado por refervimento do líquido de descarga de um terceiro sistema para contactar co- corrente 602C. Além disso, se H2S estiver presente, o gás de extração 608 pode ser vapor. Se o gás de separação for vapor 608, a corrente gasta pode ser condensada e o vapor remanescente pode ser enviado para uma unidade de recuperação de enxofre, ou uma unidade de injeção de gás ácido.

[0144] Como mostrado na Fig. 6, uma parte do gás ácido 604 dentro da solução de solvente rico 606, que pode incluir CO2 ou vapor de H2S, pode ser queimada do primeiro sistema para contactar co-corrente 602A. Além disso, uma primeira solução de solvente parcialmente pobre 610A pode ser gerada. A primeira solução solvente parcialmente pobre 610A pode ser aquecida usando um primeiro trocador de calor 612. A primeira solução solvente parcialmente pobre 610A pode então escoar em um segundo sistema para contactar co-corrente 602B.

[0145] Uma porção do gás ácido 604 dentro da primeira solução de solvente parcialmente pobre 610A pode ser queimada do sistema para contactar co-corrente 602B. Além disso, uma segunda solução de solvente parcialmente pobre 610B pode ser gerada. A segunda solução de solvente parcialmente pobre 610B pode ser aquecida utilizando um segundo trocador de calor 614. A segunda solução de solvente parcialmente pobre 610B pode então escoar para o terceiro sistema para contactar co-corrente 602C.

[0146] O gás ácido remanescente 604 dentro da segunda solução de solvente parcialmente pobre 610B pode queimado do terceiro sistema para contactar co- corrente 602C. Isto pode resultar na geração de uma solução de solvente pobre 616. A solução de solvente pobre 616 pode ser introduzida em um sistema para contactar co-corrente de um sistema de processamento de gás, tal como o sistema de processamento de gás 200 ou 260 da FIG. 2A ou 2B.

[0147] Em algumas modalidades, a solução de solvente rico 606 pode incluir água, em vez de gás ácido. Em tais modalidades, a água pode ser removida a partir da solução de solvente rico 606 utilizando o sistema para contactar co-corrente 602A-C.

[0148] Em várias modalidades, um certo número de sistemas para contactar co- corrente ligados em série são usados para a destilação de misturas de hidrocarbonetos ou petróleo bruto em componentes puros próximos. Em tais modalidades, o solvente pode ser vapor ou querosene aquecido, e a fase gasosa pode ser metano e / ou etano. Além disso, a mistura de hidrocarbonetos pode ser aquecida para facilitar a separação de fases entre os sistemas para contactar co- corrente.

[0149] Um número de sistemas para contactar co-corrente ligados em série pode também ser utilizado para condicionamento do gás de queima. Em processos de purificação de gás de alta pressão, p.ex. processos de remoção de gás ácido e processos de desidratação, o solvente rico é muitas vezes queimado em um recipiente, a uma pressão na faixa de 100 a 150 psig, por exemplo. Esta etapa de queima libera muito do metano fisicamente absorvido, mas libera também alguns dos contaminantes absorvidos, como H2S, CO2 e vapor de água. Para atender às especificações de gás combustível, esta corrente é geralmente recontactada com uma pequena corrente de deslize do solvente.

[0150] Para remover as impurezas do gás, um número de sistemas para contactar co-corrente ligados em série, pode ser empregue como absorventes. Apenas dois ou três estágios podem ser utilizados para remover as impurezas, como a especificação de H2S para gás de queima não é geralmente tão rigorosa como para gás da tubulação. O gás de queima pode ser utilizado como gás de combustível dentro de um sistema de processamento de gás, tal como o sistema de processamento de gás 200 ou 260 da FIG. 2A ou 2B, em vez de ser vendido comercialmente.

[0151] Em algumas modalidades, a corrente de gás representa o gás a de um processo de hidro-dessulfuração catalítica (CHDS). Em refinarias de petróleo, CHDS é algumas vezes utilizado para converter mercaptanos, sulfetos, tiofenos, e outros compostos contendo enxofre a H2S. Como um subproduto incidental do CHDS, hidrocarbonetos leves podem ser produzidos. É possível tratar este gás para remover os H2S, e, em seguida, usar o gás tratado como combustível, por exemplo. Tal tratamento pode ser conseguido utilizando uma série de sistemas para contactar co-corrente, tais como os sistemas para contactar co-corrente discutidos em relação às Figs. 2A, 2B, 4A, 4B, 5, e 6.

[0152] Um número de técnicas têm sido aqui demonstradas para sequencialmente remover gases ácidos de uma corrente de gás bruto, utilizando dois ou mais sistemas para contactar co-corrente conectados em série. Algumas das técnicas aqui descritas envolvem a remoção de gases ácidos, parcialmente ou completamente, e seletivamente ou não seletivamente, a partir de correntes de gases de hidrocarbonetos. A corrente de gás pode ser uma corrente de gás natural, uma corrente de gás de descarga de combustão, ou uma corrente de gás de refinaria, por exemplo. O absorvente líquido pode incluir uma solução de absorção, incluindo, pelo menos, um composto químico tal como a monoetanolamina (MEA), diglicolamina (DGA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA), 2-amino-2- metil-l-propanol (AMP), piperazina (PZ), amoníaco, aminas, alcanolaminas, os seus derivados, e outros solventes químicos e / ou suas misturas. O absorvente líquido pode também incluir pelo menos um componente químico tal como potenciadores cinéticos, inibidores de corrosão, produtos químicos anti-espuma, eliminadores de oxigênio, sais, produtos químicos neutralizadores anti-incrustantes, e produtos químicos anti-degradação.

[0153] O líquido absorvente pode incluir pelo menos um componente selecionado para absorção química, assimilando, ou de outro modo reagindo com um gás, tal como o CO2, H2S, SO2, e NOx. Alternativamente, o líquido absorvente pode incluir um dessecante líquido, incluindo pelo menos um composto químico tal como monoetileno glicol (MEG), dietileno glicol (DEG), ou trietileno glicol (TEG). Neste exemplo, o componente gasoso selecionado para remoção neste caso é H2O.

[0154] Sistema para contactar co-corrente

[0155] Fig. 7 é um diagrama esquemático de um sistema para contactar co- corrente 700. O sistema para contactar co-corrente 700 pode fornecer para a separação de componentes dentro de uma corrente de gás. Além disso, o sistema para contactar co-corrente 700 pode auxiliar na implementação de vários sistemas de processamento de gás, tais como os sistemas de processamento de gás 200 e 260 das Figs. 2A e 2B, onde a rápida separação de componentes é desejada. Em algumas modalidades, o sistema para contactar co-corrente 700 é um dos sistemas sistema para contactar co-corrente 204A-F, C-402A, 500A-C, e 602A-C discutidos em relação às Figs. 2A, 2B, 4A, 4B, 5, e 6.

[0156] O sistema para contactar co-corrente 700 pode incluir um contactador de co-corrente 702, que está posicionado em linha dentro de um tubo 704. O contactador de co-corrente 702 pode incluir um número de componentes que fornece contato eficiente de corrente com gotículas de líquido com uma corrente de gás escoando 706. A corrente com gotículas de líquido pode ser usada para a separação de impurezas, tal como H2O, H2S, ou CO2, a partir de uma corrente de gás 706.

[0157] Como mostrado na Fig. 7, a corrente de gás 706 pode ser escoada através do tubo 704 e para o contactador de co-corrente 702. Uma corrente líquida 708 também pode ser escoada no contactador de co-corrente 702, por exemplo, em um espaço vazado 709 acoplado a canais de fluxo 710 no contactador de co- corrente 702. A corrente líquida 708 pode incluir qualquer tipo de tratamento de líquido que é capaz de remover as impurezas da corrente de gás 706.

[0158] A partir dos canais de fluxo 710, a corrente de líquido 708 é liberada para a corrente de gás 706 como gotículas finas através de orifícios de injeção 711, resultando em uma corrente de gás tratado 712. Isto pode resultar na geração de uma corrente de gás tratado 712. A corrente de gás tratado 712 pode incluir pequenas gotículas de líquido dispersas em uma fase gasosa. As gotículas de líquido podem incluir impurezas da corrente de gás 706 que foram adsorvidas ou dissolvidas na corrente líquida 708.

[0159] A corrente de gás 712 pode ser escoada para um sistema de separação 713, tal como um separador ciclônico, uma tela de malha, ou um vaso decantador. O sistema de separação 713 remove as gotículas de líquido a partir da fase gasosa. As gotículas de líquido podem incluir a corrente de líquido original com as impurezas constituídas 714, e a fase de gás pode incluir uma corrente de gás purificado 716. Em algumas modalidades, a corrente gasosa purificada 716 é uma corrente de gás desidratado que foi purificado através da remoção de H2O. Em outras modalidades, a corrente gasosa purificada 716 é uma corrente de gás purificado, que foi purificado através da remoção de H2S ou CO2, por exemplo.

[0160] A Fig. 8A é uma vista frontal de um contactador de co-corrente 800. O contactador de co-corrente 800 pode ser implementado dentro de um sistema para contactar co-corrente, tais como o sistema para contactar co-corrente 700 discutido em relação à Fig. 7. O contactador de co-corrente 800 pode ser um contactador de co-corrente axial, em linha localizado dentro de um tubo. A vista frontal do contactador de co-corrente 800 representa uma vista a montante do contactador de co-corrente 800.

[0161] O contactador de co-corrente 800 pode incluir um anel de suporte anular externo 802, uma série de lâminas radiais 804 estendendo a partir do anel de suporte anular 802, e um cone de entrada de gás central 806. O anel de suporte anular 802 pode prender o contactador de co-corrente 800 em linha dentro do tubo. Além disso, as lâminas radiais 804 podem fornecer suporte para o cone de entrada de gás central 806.

[0162] O anel de suporte anular 802 pode ser projetado como uma conexão flangeada, ou como uma luva removível ou fixa no interior do tubo. Além disso, o anel de suporte anular 802 pode incluir um sistema de alimentação de líquido e um canal vazado discutido mais adiante com referência às Figs 7, 8C e 8D. Uma corrente de líquido pode ser alimentada a um contactador de co-corrente 800 através do canal vazado no anel de suporte anular 802. O canal vazado pode permitir uma distribuição igual da corrente de líquido ao longo do perímetro do contactador de co-corrente 800.

[0163] Pequenos canais de líquido no interior do anel de suporte anular 802 podem proporcionar um trajeto de fluxo para a corrente de líquido escoar através dos orifícios de injeção 808 nas lâminas radiais 804. Os orifícios de injeção de líquido 808 podem estar localizados em ou perto da borda de ataque de cada lâmina radial 804. A colocação dos orifícios de injeção de líquido 808 nas lâminas radiais 804 pode permitir que a corrente de líquido a ser distribuída uniformemente em uma corrente de gás que seja dirigida entre as lâminas radiais 804. Especificamente, a corrente de líquido pode ser contactada pela corrente de gás que flui através dos espaços entre as lâminas radiais 804, e pode ser cisalhada em pequenas gotículas e arrastadas na fase gasosa.

[0164] A corrente de gás pode também ser escoada para o cone de entrada de gás central 806 através de uma entrada de gás 812. O cone de entrada de gás central 806 pode bloquear uma porção transversal do tubo. As lâminas radiais 804 incluem fendas de saída de gás 810 que permitem que a corrente de gás seja escoada para fora do cone de entrada de gás central 806. Isto pode aumentar a velocidade da corrente de gás à medida que escoa através do tubo. O cone de entrada de gás central 806 pode direcionar uma quantidade pré-determinada da corrente de gás até as fendas de saída de gás 810 sobre as lâminas radiais 804.

[0165] Alguma da corrente de líquido injetada através das lâminas radiais 804 pode ser depositada sobre a superfície das lâminas radiais 804 como uma película de líquido. À medida que a corrente de gás escoa através da entrada do cone de gás central 806 e é direcionada para fora das fendas de saída de gás 810 nas lâminas radiais 804, a corrente de gás pode varrer, ou soprar, grande parte da película de líquido para fora das lâminas radiais 804. Isto pode melhorar a dispersão da corrente de líquido para a fase gasosa. Além disso, a obstrução ao fluxo da corrente de gás e as bordas de corte criadas pelo cone de entrada de gás central 806 podem proporcionar uma zona com uma maior taxa de dissipação turbulenta. Elas podem resultar na geração de gotículas menores que intensificam a taxa de transferência de massa da corrente de líquido e da corrente de gás.

[0166] O tamanho do contactador de co-corrente 800 pode ser ajustado de tal modo que a corrente de gás escoa a uma velocidade elevada. Isto pode ser conseguido, quer através de uma redução súbita do diâmetro do anel de suporte anular 802 ou uma redução gradual do diâmetro do anel de suporte anular 802. A parede exterior do contactador de co-corrente 800 pode ser de forma ligeiramente convergente, terminando no ponto onde a corrente de gás e a corrente de líquido são descarregadas para dentro do tubo a jusante. Isto pode permitir o cisalhamento e re-arrastamento de qualquer película de líquido que é retirada do contactador de co-corrente 800. Além disso, um anel radial interior, de superfície ranhurada, ou outro equipamento adequado pode ser incluído no diâmetro exterior do contactador de co-corrente 800 perto do ponto onde a corrente de gás e a corrente de líquido são descarregadas para dentro do tubo a jusante. Isto pode aumentar o grau de arraste do líquido dentro da fase gasosa.

[0167] A extremidade a jusante do contactador de co-corrente 800 pode descarregar em uma seção de tubo (não mostrado). A seção de tubo pode ser uma seção reta do tubo, ou uma seção de expansão concêntrica da tubulação. Em algumas modalidades, o cone de entrada de gás central 806 termina com um cone de terminação livre ou um cone de terminação afunilada. Em outras modalidades, o cone de entrada de gás central 806 termina com um cone ondulado, que pode incluir múltiplos sulcos concêntricos ao longo do cone que fornecem vários locais para a geração de gotículas. Além disso, qualquer número de ranhuras de saída de gás 810 pode ser fornecido sobre o próprio cone para permitir a remoção da película de líquido do contactador de co-corrente 800.

[0168] A Fig. 8B é uma vista lateral em perspectiva do contactador de co- corrente 800. Como itens numerados são como descrito em relação à Fig. 8A. Como mostrado na Fig. 8B, a parte a montante da entrada do cone de gás central 806 pode prolongar-se mais para dentro do tubo do que o anel de suporte anular 802 e as lâminas radiais 804 na direção a montante. A parte a jusante da entrada do cone de gás central 806 também pode estender-se ainda mais para dentro do tubo do que o anel de suporte anular 802 e as lâminas radiais 804 na direção a jusante. O comprimento do cone de entrada de gás central 806 na direção a jusante depende do tipo de cone na extremidade do cone de entrada de gás central 806, como discutido adicionalmente no que diz respeito às Figs. 8C e 8D.

[0169] A Fig. 8C é uma vista em perspectiva lateral transversal do contactador de co-corrente 800. Como itens numerados são como descrito em relação às Figs. 8A e 8B. De acordo com a modalidade mostrada na Fig. 8C, o cone de entrada de gás central 806 do contactador de co-corrente 800 termina com um cone de terminação afunilada 814. Terminando o cone de entrada de gás central 806 com um cone de terminação afunilada 814 pode reduzir a perda de pressão total no tubo causada pelo contactador de co-corrente 800.

[0170] A Fig. 8D é uma outra vista em perspectiva lateral transversal do contactador de co-corrente 800. Como itens numerados são como descrito em relação às Figs. 8A-C. De acordo com a modalidade mostrada na Fig. 8D, o cone de entrada de gás central 806 do contactador de co-corrente 800 termina com um cone de terminação livre 816. Terminando o cone de entrada de gás central 806 com um cone de terminação livre 816 pode encorajar formação de gotículas no centro do tubo.

[0171] Método para contactar com uma corrente de gás com uma corrente de líquido

[0172] A Fig. 9 é um fluxograma do processo que mostra um método 900 para contactar uma corrente de gás com uma corrente de líquido. O método 900 pode ser implementado por um ou mais sistemas para contactar co-corrente, tais como qualquer um dos sistemas para contactar co-corrente 204A-F, C-402A, 500A-C, 602A-C, e 700 discutidos com referência à fig. 2A, 2B, 4A, 4B, 5, 6 ou 7. Além disso, o método 900 pode ser implementado dentro de um sistema de processamento de gás, tal como o sistema de processamento de gás 200 ou 260 discutido com referência à fig. 2A ou 2B.

[0173] O método começa no bloco 902, em que uma corrente de líquido escoa em um contactador de co-corrente. A corrente de líquido pode ser escoada no contactador de co-corrente por meio de um anel de suporte anular e um número de lâminas radiais se prolongam a partir do anel de suporte anular. O anel de suporte anular pode segurar o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo. A corrente de líquido pode ser qualquer tipo adequado de corrente de líquido absorvente, por exemplo.

[0174] No bloco 904, uma corrente de gás é escoada para o contactador de co- corrente. A corrente de gás pode ser escoada no contactador de co-corrente através de um cone de entrada de gás central que é apoiado pelas lâminas radiais. A corrente de gás pode ser uma corrente de gás natural, por exemplo.

[0175] No bloco 906, a corrente de gás é contactada com a corrente de líquido no interior do contactador de co-corrente para proporcionar a incorporação de gotículas de líquido formadas na corrente de líquido na corrente de gás. Em várias modalidades, as impurezas dentro da corrente de gás são incorporadas nas gotículas de líquido. Tais impurezas podem incluir água ou gás ácido, tais como H2S ou CO2, por exemplo.

[0176] Em algumas modalidades, o cone de entrada de gás central aumenta a turbulência da corrente de gás obstruindo parcialmente a corrente de gás. Tal aumento de turbulência pode resultar em um aumento na quantidade de dispersão das gotículas de líquido dentro da corrente de gás. Além disso, as forças de cisalhamento criadas pela forma do contactador de co-corrente podem ajudar na dispersão das gotículas de líquido dentro da corrente de gás.

[0177] No bloco 908, as gotículas de líquido são separadas da corrente de gás dentro de um sistema de separação. O sistema de separação pode ser um separador ciclônico ou uma coluna de separação, por exemplo. Em várias modalidades, as impurezas que foram incorporadas nas gotículas de líquido também são separadas da corrente de gás, juntamente com as gotículas de líquido. Isto pode resultar na geração de uma corrente de gás purificado. Por exemplo, se a corrente de gás é uma corrente de gás natural, e as impurezas incluem a água, a corrente de gás natural pode ser desidratada através da remoção da água. Como outro exemplo, se a corrente de gás é uma corrente de gás natural, e as impurezas incluem gás ácido, a corrente de gás natural pode ser adoçada através da remoção do gás ácido.

[0178] O diagrama de fluxo do processo da Fig. 9 não se destina a indicar que os passos do método 900 devem ser executados em qualquer ordem específica, ou que todos os passos do método 900 são para serem incluídos em todos os casos. Além disso, qualquer número de passos adicionais não mostrados na Fig. 9 podem ser incluídos no escopo do método 900, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, a corrente de gás pode ser escoada através de qualquer número de contactadores e sistemas de separações de co- corrente adicionais ligados em série dentro do tubo. Em algumas modalidades, os contactadores de co-corrente e sistemas de separação, progressivamente purificam a corrente de gás através da remoção de impurezas residuais. Além disso, em algumas modalidades, as impurezas são removidas da corrente de líquido a jusante do sistema de separação. A corrente de líquido pode então ser reciclada para o contactador de co-corrente, ou pode ser escoada em outro contactador de co- corrente.

[0179] Além disso, o método 900 pode ser utilizado para aplicações de resfriamento brusco. Por exemplo, o método 900 pode ser utilizado para a injeção de água ou de injeção direta de óleo quente de refrigeração para aplicações de resfriamento brusco de etileno. Além disso, o método 900 pode ser utilizado para aplicações de lavagem com água, tais como aplicações de lavagem com água incluindo um absorvedor de gás corrente de topo de ácido.

[0180] Modalidades

[0181] Modalidades da invenção podem incluir qualquer combinação dos métodos e sistemas mostrados nos seguintes parágrafos numerados. Isto não é para ser considerado uma listagem completa de todas as possíveis modalidades, como qualquer número de variações pode ser vislumbrado da descrição acima. 1. Sistema para contactar co-corrente, incluindo: um contactador de co-corrente localizado em linha dentro de um tubo, o contactador de co-corrente compreendendo: um anel de suporte anular configurado para manter o contactador de co-corrente dentro do tubo; uma pluralidade de lâminas radiais configuradas para permitir uma corrente de líquido a escoar no contactador de co-corrente; e um cone de entrada de gás central configurado para permitir uma corrente de gás escoar através de uma seção vazada dentro do contactador de co-corrente; em que o contactador de co-corrente fornece incorporação eficiente das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás; e um sistema de separação configurado para remover pelo menos uma parte das gotículas de líquido da corrente de gás. 2. Sistema para contactar co-corrente do parágrafo 1, em que a corrente de gás compreende impurezas que são incorporadas nas gotículas de líquido dentro do contactador de co-corrente. 3. Sistema para contactar co-corrente do parágrafo 1, em que o sistema de separação gera uma corrente de gás purificado removendo pelo menos uma porção das gotículas de líquido compreendendo as impurezas da corrente de gás. 4. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 2 ou 3, em que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem água. 5. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 2 a 4, em que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem um gás ácido. 6. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1 ou 2, em que o sistema de separação compreende um separador ciclônico. 7. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1,2 ou 6, em que o sistema de separação compreende uma coluna de destilação. 8. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, 6 ou 7, em que e a parte a jusante do cone de entrada de gás central compreende um cone de terminação livre. 9. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-8, em que uma parte a jusante do cone de entrada de gás central compreende um cone de terminação afilada. 10. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-9, em que a corrente de líquido compreende uma corrente de líquido absorvente. 11. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-10, em que compreende uma pluralidade de sistemas para contactar co-corrente em séries dentro do tubo. 12. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-11, em que o sistema para contactar co-corrente é implementado dentro de um sistema de processamento de gás. 13. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-12, em que o sistema para contactar co-corrente é usado para aplicações de resfriamento brusco. 14. Sistema para contactar co-corrente de qualquer dos parágrafos 1, 2, ou 6-13, em que o sistema para contactar co-corrente é usado para aplicações de água de lavagem. 15. Método para separar impurezas de uma corrente de gás, incluindo: escoar uma corrente de líquido em um contactador de co- corrente através de um anel de suporte anular e uma pluralidade de lâminas radiais estendendo do anel de suporte anular, em que o anel de suporte anular prende o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo; escoar uma corrente de gás no contactador de co-corrente através de um cone de entrada de gás central que é suportado pela pluralidade de lâminas radiais, em que uma primeira parte da corrente de gás escoa através do cone de entrada de gás central e uma segunda parte da corrente de gás escoa em torno do cone de entrada de gás central entre a pluralidade de lâminas radiais; contactar a corrente de gás com a corrente de líquido para fornecer incorporação das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás; e separar as gotículas de líquido da corrente de gás dentro de um sistema de separação. 16. Método do parágrafo 15, incluindo escoar a corrente de gás através de uma pluralidade de contactadores de co-corrente e sistemas de separação conectados em série dentro do tubo. 17. Método de qualquer dos parágrafos 15 ou 16, incluindo incorporar impurezas da corrente de gás nas gotículas de líquido dentro do contactador de co-corrente. 18. Método do parágrafo 17, incluindo gerar uma corrente de gás purificado removendo pelo menos uma parte das gotículas de líquido compreendendo as impurezas da corrente de gás dentro do sistema de separação. 19. Método de qualquer um dos parágrafos 17 ou 18, em que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem água. 20. Método do parágrafo 19, incluindo gerar uma corrente de gás natural desidratado removendo gotículas de líquido compreendendo água incorporada da corrente de gás natural. 21. Método de qualquer um dos parágrafos 17- 19, em que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem gás ácido. 22. Método do parágrafo 21, incluindo gerar uma corrente de gás natural adocicado removendo gotículas de líquido compreendendo gás ácido da corrente de gás natural. 23. Método de qualquer um dos parágrafos 21 ou 22, que o gás ácido compreende sulfeto de hidrogênio ou dióxido de carbono, ou qualquer combinação dos mesmos. 24. Contactador de co-corrente, incluindo: um anel de suporte anular configurado para manter o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo, em que o anel de suporte anular compreende um canal vazado configurado para permitir uma corrente de líquido escoar em uma pluralidade de lâminas radiais estendendo a partir do anel de suporte anular; e um cone de entrada de gás central configurado para permitir uma corrente de gás a escoar no contactador de co-corrente, em que uma primeira parte da corrente de gás escoa através do cone de entrada de gás central e uma segunda parte da corrente de gás escoa em torno do cone de entrada de gás central entre a pluralidade de lâminas radiais; em que o contactador de co-corrente é configurado para fornecer incorporação das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás. 25. Contactador de co-corrente do parágrafo 24, em que cada lâmina radial compreende uma pluralidade de orifícios de injeção de líquido configurados para permitir a corrente de líquido a escoar na lâmina radial. 26. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24 ou 25, em que o cone de entrada de gás central aumenta uma velocidade da corrente de gás conforme o gás escoa no contactador de co-corrente. 27. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24-27, em que o cone de entrada de gás central compreende uma obstrução central para fluxo de gás que resulta em uma turbulência aumentada, e em que a turbulência aumentada aumenta uma quantidade da dispersão das gotículas de líquido dentro da corrente de gás. 28. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24-27, em que o cone de entrada de gás central termina com um cone de extremidade livre. 29. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24-27, em que o cone de entrada de gás central termina com um cone de extremidade afunilada. 30. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24-29, em que as impurezas da corrente de gás são incorporadas nas gotículas de líquido. 31. Contactador de co-corrente do parágrafo 30, em que as impurezas incluem água. 32. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 30 ou 31, em que as impurezas incluem gás ácido. 33. Contactador de co-corrente de qualquer dos parágrafos 24-30, em que a corrente de gás inclui uma corrente de gás natural.

[0182] Enquanto as presentes técnicas podem ser suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, as modalidades discutidas acima foram mostradas apenas a título de exemplo. Entretanto, deve ser entendido novamente que as técnicas não estão pretendidas a limitar as modalidades particulares divulgadas aqui. De fato, as presentes técnicas incluem todas alternativas, modificações, e equivalentes caindo dentro do espírito e escopo real das reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema para contactar co-corrente (700), caracterizado pelo fato de que compreende: um contactador de co-corrente (800) localizado em linha dentro de um tubo (704), o contactador de co-corrente compreendendo: um anel de suporte anular (802) configurado para manter o contactador de co-corrente dentro do tubo; uma pluralidade de lâminas radiais (804) se estendendo a partir do anel de suporte anular, o anel de suporte anular tendo uma pluralidade de canais (710) de líquido configurados para permitir uma corrente de líquido (708) fluir através da pluralidade de lâminas radiais e para fora dos orifícios de injeção (711, 808) dispostos nas lâminas radiais; e um cone de entrada de gás central (806) suportado pela pluralidade de lâminas radiais e configurado para permitir uma primeira porção de uma corrente de gás (706) escoar através de uma seção vazada do cone de entrada de gás central e através das fendas de saída de gás (810) incluídas na pluralidade de lâminas radiais, e uma segunda porção da corrente de gás fluir ao redor do cone de entrada de gás central entre a pluralidade de lâminas radiais, para assim cortar a corrente de líquido que flui para fora dos orifícios de injeção em gotículas de líquido na primeira e na segunda porções da corrente de gás; e um sistema de separação (713) configurado para remover pelo menos uma parte das gotículas de líquido da corrente de gás.

2. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende impurezas que são incorporadas nas gotículas de líquido dentro do contactador de co-corrente.

3. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de separação gera uma corrente de gás purificado removendo pelo menos uma porção das gotículas de líquido compreendendo as impurezas da corrente de gás.

4. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem água.

5. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem um gás ácido.

6. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de separação compreende um separador ciclônico.

7. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de separação compreende uma coluna de destilação.

8. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte a jusante do cone de entrada de gás central compreende um cone de terminação livre (816).

9. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma parte a jusante do cone de entrada de gás central compreende um cone de terminação afilada (814).

10. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de líquido compreende uma corrente de líquido absorvente.

11. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de sistemas para contactar co-corrente em séries dentro do tubo.

12. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema para contactar co-corrente é implementado dentro de um sistema de processamento de gás.

13. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema para contactar co-corrente é usado para aplicações de resfriamento brusco.

14. Sistema para contactar co-corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema para contactar co-corrente é usado para aplicações de água de lavagem.

15. Método para separar impurezas de uma corrente de gás em um sistema como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: escoar uma corrente de líquido (708) em um contactador de co-corrente (800) através de um anel de suporte anular (802) e através de orifícios de injeção (711, 808) dispostos em uma pluralidade de lâminas radiais (804), a pluralidade de lâminas radiais estendendo do anel de suporte anular, em que o anel de suporte anular prende o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo; escoar uma corrente de gás no contactador de co-corrente através de um cone de entrada de gás central (806) que é suportado pela pluralidade de lâminas radiais, em que uma primeira parte da corrente de gás (706) escoa através do cone de entrada de gás central e através de fendas de saída de gás (810) incluídas na pluralidade de lâminas radiais, e em que uma segunda parte da corrente de gás escoa em torno do cone de entrada de gás central entre a pluralidade de lâminas radiais; contactar as primeira e segunda porções da corrente de gás com a corrente de líquido para fornecer incorporação das gotículas de líquido formadas da corrente de líquido na corrente de gás, incorporando desse modo impurezas da corrente de gás nas gotículas de líquido dentro do contactador de co-corrente; e separar as gotículas de líquido da corrente de gás dentro de um sistema de separação (713).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende escoar a corrente de gás através de uma pluralidade de contactadores de co-corrente e sistemas de separação conectados em série dentro do tubo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende incorporar impurezas da corrente de gás nas gotículas de líquido dentro do contactador de co-corrente.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende gerar uma corrente de gás purificado removendo pelo menos uma parte das gotículas de líquido compreendendo as impurezas da corrente de gás dentro do sistema de separação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem água.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende gerar uma corrente de gás natural desidratado removendo gotículas de líquido compreendendo água incorporada da corrente de gás natural.

21. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás compreende uma corrente de gás natural, e em que as impurezas compreendem gás ácido.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende gerar uma corrente de gás natural adocicado removendo gotículas de líquido compreendendo gás ácido da corrente de gás natural.

23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o gás ácido compreende sulfeto de hidrogênio ou dióxido de carbono, ou qualquer combinação dos mesmos.

24. Contactador de co-corrente (702, 800), compreendendo: um anel de suporte anular (802) configurado para manter o contactador de co-corrente em linha dentro de um tubo (704), uma pluralidade de lâminas radiais (804) se estendendo a partir do anel de suporte anular (802), em que o anel de suporte anular compreende um canal vazado e uma pluralidade de canais de líquido (710) configurado para permitir uma corrente de líquido (708) escoar em e através da pluralidade de lâminas radiais (804); e um cone de entrada de gás central (806) suportado pela pluralidade de lâminas radiais (804) e configurado para permitir uma corrente de gás a escoar no contactador de co-corrente, caracterizado pelo fato de que os orifícios de injeção (711, 808) são dispostos nas lâminas radiais (804) de modo que o líquido que flui através da pluralidade de lâminas radiais (804) pode fluir para fora dos orifícios de injeção (711, 808); e em que cone de entrada de gás central (806) é configurado para permitir que uma primeira parte da corrente de gás escoe através do cone de entrada de gás central e através das fendas de saída de gás (810) incluídas na pluralidade de lâminas radiais, e uma segunda parte da corrente de gás escoe em torno do cone de entrada de gás central entre a pluralidade de lâminas radiais (804) para assim cortar a corrente de líquido que flui para fora dos orifícios de injeção em gotículas de líquido e arrastar as gotículas de líquido na primeira e na segunda porções da corrente de gás.

25. Contactador de co-corrente, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o cone de entrada de gás central termina com pelo menos um de um cone de terminação livre e um cone de terminação afilada.

26. Contactador de co-corrente, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o cone de entrada de gás central inclui uma obstrução central para fluxo de gás que resulta em uma turbulência aumentada, e em que a turbulência aumentada aumenta uma quantidade da dispersão das gotículas de líquido dentro da corrente de gás.