CN101283078A - 从天然气物流中除去酸性物质的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种从脱水的天然气进料物流中除去酸性物质的方法。该脱水的天然气进料物流被冷却至形成固体酸性物质和碳氢化合物液体的浆料与含有气态酸性物质的气态物流的条件。然后该含有气态酸性物质的气态物流从该浆料中分离，并用液体溶剂进行处理，从而形成该酸性物质的液体溶液和脱水脱硫天然气产品物流。本发明还提供了一种用于从脱水天然气进料物流中分离酸性物质的设备。该设备包括一种容器，该容器具有固体形成区，该固体形成区与气体溶解区流体连通，并设置成用来促进形成固体酸性物质和碳氢化合物液体的浆料以及含有气态酸性物质的气体物流。设置该气体溶解区以促进酸性物质液体溶液的形成。该设备具有将脱水天然气进料物流引入固体形成区的入口，将气体物流从该固体形成区引向气体溶解区的管道，以及将液体溶液引入气体溶解区的入口。

Description

从天然气物流中除去酸性物质的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于从天然气物流中除去酸性物质的方法和设备。具体而言，本发明涉及一种用于从脱水的天然气物流中除去液体相中的酸性物质的方法。
本发明还涉及一种用于从天然气物流中回收液态二氧化碳的方法。
背景技术
来自生产储罐或储存储罐的天然气通常含有水，以及其他物质，它们在某些工艺操作实施的低温条件下会形成固体。
在管道系统中，不希望在换热器和/或液化和储存容器的表面形成固体，因为这种固体积聚最终会导致操作和储存效率下降、造成损坏并且增加工厂用于保养和维修的停产时间。
而且，某些物质，尤其是二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、硫醇和汞，它们也被称为“酸性”物质，会加剧气体管道中的腐蚀。此外，在一些辖区内，或许有必要遵守法律或涉及天然气产品流中的酸性物质最小浓度的商品化要求。
已经开发了若干种吸附方法来对来自井源或储存储罐的进料气进行脱水，然后对该脱水的气体物流进行处理以除去或减少其中含有的酸性物质。最广泛使用的方法依赖于各种分子筛以及物理和化学吸附系统的使用。尽管这些方法很有效，但通常公认这些方法的实施复杂并且昂贵，对于大容积的设备尤其如此，经常遇到操作问题。
最近，人们已经相当关注用于通过有目的地将水固化为水合物和/或将酸性物质固化为可冻结固体(freezable solid)而从天然气物流中分离水或酸性物质的方法。
二氧化碳的固体形成特性和二氧化碳在低温下的低气相溶解度，构成US 5,819,555中描述的分离方法的基础。冷却的天然气进料物流进入分离容器，在该分离容器中提供工艺装置用于产生和分离二氧化碳固体。二氧化碳以富含二氧化碳的液体物流形式从容器中除去，而将纯化的冷蒸气作为产品物流从该分离容器中除去。
国际公开第WO 03/062725号描述了一种用于在生产液化天然气(LNG)的液化过程中从天然气进料物流中除去可冻结物质(例如二氧化碳、水和重碳氢化合物类)的方法。该可冻结的物质作为LNG浆料被去除。
在国际公开第WO 2004/070297号中描述的方法是对国际公开第WO 03/062725号中探讨的方法和设备的改进。天然气进料物流在第一容器中冷却至第一操作温度，在该温度下形成水合物，然后将得到的脱水气体物流在第二容器中冷却至第二操作温度，在该温度下形成酸性物质的固体或使酸性物质溶解于一种液体。将该脱水脱硫气体物流从第二容器中除去。
为了实施第二容器中的强化冷却，事实上WO 2004/070297中所述的方法涉及在第二容器中用包含脱水气体冷凝物的过冷液体(sub-cooled liquid)对该脱水气体进行喷雾冷却，其中该脱水气体冷凝物含有在第一容器中产生的酸性物质。然而，不幸的是使用所述过冷液体具有副作用，即液体中含有的较重碳氢化合物会随酸性物质被除去，这使得难以回收碳氢化合物或实现回收的成本很高。
本发明的目的在于克服前述缺陷中的至少一些。
尽管所用的现有技术和出版物可以以引用方式结合于本文，但可以理解，我们不承认这种引用以任何形式构成本领域常用普通知识的一部分(在澳大利亚或其他国家)。
发明内容
人们已经证明，脱水天然气物流可以通过固化其中含有的酸性物质进行脱硫。然而，在任一固定温度下，该固体酸性物质具有特征固定蒸气压，因此酸性物质也可以存在于气相中。本发明基于这样一个认识：从脱水的天然气进料物流中按顺序、选择性地分离酸性物质污染物的固体、液体和气体部分是可能的，从而增强了脱水的天然气进料物流中酸性物质的去除。
因此，本发明提供了一种用于从脱水的天然气进料物流中去除酸性物质的方法，包含以下步骤：
a)冷却脱水的天然气进料物流并形成固体酸性物质和碳氢化合物液的浆料和含有气态酸性物质的气态物流；
b)分离该含有气体酸性物质的气体物流和浆料；
c)用液体溶剂处理该含有气态酸性物质的气态物流而形成脱水脱硫的气体物流和该酸性物质的溶液。
本文中使用的术语“脱水气体进料物流”是指经历脱水过程的天然气物流。通常该脱水气体进料物流的水分含量少于50ppm，并优选小于7ppm。可以使用任何用于对该天然气物流进行脱水的适合方法。适合的脱水方法的典型实例包括但不限于用分子筛处理该天然气物流或使用二醇或甲醇进行脱水。可替代地，可以通过生成甲烷水合物方式进行天然气物流的脱水、例如采用WO 2004/070297中描述的脱水方法。
本文中使用的术语“脱水脱硫气体流”是指酸性物质已经被基本上从其中除去的脱水气体进料物流。
通常，酸性物质包含但不限于CO2、H2S、硫醇、COS、CS2、芳香烃和汞中的任一种，或其中任意两种或多种的混合物。
在一种实施方式中，冷却脱水天然气进料物流的步骤包含绝热膨胀该脱水天然气体物流。通常，该冷却步骤达到的温度和压力条件能够使酸性物质固化并形成碳氢化合物类液体。
在另一实施方式中，将含有气体酸性物质的气体物流与固体酸性物质和碳氢化合物液体分离的步骤是用重力、离心力或本领域已知的其他适合的技术实施的。
在一种实施方式中，该方法进一步包含从浆料中除去固体酸性物质的步骤。在一些实施方式中，该除去固体酸性物质的步骤包含加热浆料并熔化固体酸性物质，从而形成富含酸性物质的液体。通常，将该浆料加热至恰好高于该固体酸性物质熔点的温度。在本发明的一种实施方式中，加热浆料的步骤包含向该浆料中添加温热液体。在一种可替代的实施方式中，加热浆料的步骤包含将加热器浸入该浆料中。然后可以将该富含酸性物质的液体转移至设备的其他部件。
在本发明的一种实施方式中，用液体溶剂处理含有气态酸性物质的气体物流的步骤包含使该含有气态酸性物质的气态物流与液体溶剂接触。通常，该液体溶剂是一种在操作条件下气体酸性物质在其中的溶解度比在天然气物流中更大的溶剂。适合的液体溶剂的实例包括但不限于，包含C2的混合物、液化石油气组分、C3和C4以及C5+碳氢化合物组分的NGL[天然气液体]冷凝物，或包括甲醇、乙醇、二甲基亚砜的其他溶剂、包括咪唑鎓、季铵、吡咯烷鎓、吡啶鎓或四烷基鏻的离子液体。
在本发明的一些实施方式中，使含有气态酸性物质的气体物流与液体溶剂接触的步骤包含将气体物流与液体溶剂的混合过程。
在一些实施方式中，该方法进一步包含从酸性物质的液体溶液中分离酸性物质的步骤。通常，该酸性物质的液体溶液经历汽提过程而从该液体溶液中分离酸性物质。
本发明的第二方面提供了一种用于从脱水天然气物流中除去酸性物质的设备，包含：
容器，具有一个与气体溶解区流体连通的固体形成区，其中，配置该固体形成区以促进形成固体酸性物质和碳氢化合物液的浆料和含有气态酸性物质的气体物流，配置该气体溶解区以促进酸性物质液体溶液的形成；
用于将脱水天然气进料物流引入该固体形成区的入口；
流体连通装置，用以引导含有气态酸性物质的气体流从该固体形成区进入该气体溶解区；
用于将该液体溶剂引入该气体溶解区的入口；
第一出口，用于从该气体溶解区移出该酸性物质液体溶液；
第二出口，用于从该气体溶解区移出脱水脱硫气体物流。
本文中使用的术语“固体形成区”是指由容器的第一内腔限定的空间，用以促进固体物质在其中形成。可替代地，本文中使用的术语“固体形成区”是指用以促进固体物质在其中形成的第一容器的内腔。
本文中使用的术语“气体溶解区”是指由容器的第二内腔限定的空间，用以促进固体物质的形成。可替代地，本文中使用的术语“气体溶解区”是指用以促进在其中形成酸性物质液体溶液的第二容器的内腔。
该设备进一步包含用于冷却进入固体形成区的脱水天然气进料物流的气体冷却器。通常，该气体冷却器包含用于绝热膨胀该脱水天然气进料物流的气体膨胀器(gas expander)，例如焦耳-汤姆逊阀(Joule-Thomson阀)、喷嘴或文丘里管、透平膨胀机，或与焦耳-汤姆逊阀按序组合的透平膨胀机(turbo expander)。在一些实施方式中，该气体扩张器可以限定用于将脱水天然气进料物流引入固体形成区的入口。
冷却进入固体形成区的脱水天然气进料物流的步骤是在促进形成固体酸性物质和碳氢化合物类液态冷凝物的条件下实施的。在本发明的一种实施方式中，该固体形成区进一步包含收集区，将固体酸性物质和液态冷凝物收集于其中并形成浆料。可以通过重力、离心力，或本领域已知的其他适合的技术完成分离。
该设备进一步包含设置于收集区中的加热器，以加热该浆料并使固体酸性物质熔化。通常，用加热器将该浆料加热至恰好高于固体酸性物质熔点的温度。加热器的适合实例包括但不限于，浸入式加热器(immersion heater)或换热器，尤其是换热器管束。
在一种可替代的实施方式中，该收集区设置有温热液体入口，便于该加热液体进入该浆料中，从而加热该浆料并熔化酸性物质。
该设备进一步包含一个出口，可以从收集区通过该出口移出所获得的液体酸性物质。
在某些操作条件下，液态碳氢化合物的密度小于液态二氧化碳的密度。因此，在一些实施方式中，液态碳氢化合物将在重力作用下沉淀在液态酸性物质(例如，液态二氧化碳)之上。在这些实施方式中，该设备进一步包含一个出口，可以通过该出口从收集区移出液态碳氢化合物。通常，在这种特定实施方式中，碳氢化合物的出口设置在通过其从收集区中除去液态二氧化碳的出口的上方。
设置该设备以提供在固体形成区和气体溶解区之间通过一流体连通装置的流体连通，设置该流体连通装置以防止液体相从气体溶解区流回固体形成区。在一些实施方式中，该流体连通装置包含烟道阀或止回阀。
在一种可替代的实施方式中，该流体连通装置设置在固体形成区和气体溶解区的外部，该流体连通装置的一端与固体形成区的上部流体连通，并且该流体连通装置的另一端与气体溶解区的下部流体连通。在这种特定实施方式中，该流体连通装置包含管道。
在单个容器中设置固体形成区和气体溶解区是节约成本的，因为该装置的着地点较小并且仅需一个承压头(pressure containinghead)的压力。然而，在可替代的实施方式中，将该固体形成区置于第一容器中并将该气体溶解区置于第二容器中，在其间设置流体连通装置也许更有利。在这些可替代的实施方式中，该流体连通装置位于第一容器和第二容器的外部，该流体连通装置的一端与第一容器的固体形成区的上部流体连通，而该流体连通装置的另一端与气体溶解区的下部流体连通。在这种特定实施方式中，该流体连通装置包括管道。
在一种实施方式中，该设备包括设置在该气体溶解区中的液-气接触器。在一种实施方式中，该液-气接触器包含位于气体溶解区中的多个盘形物或乱堆填料或规整填料。
在一种实施方式中，用于将液体溶剂引入气体溶解区的入口被设置在液-气接触器的上方。通常，该入口包含多个喷嘴或液体分配器(distributor)。该喷嘴或分配器使冷却的液体溶剂与含有气态酸性物质的脱水天然气物流的接触面积最大而有利于液-气接触。因此，在本发明的一些实施方式中，配置的该喷嘴还包含液-气接触器。
在本发明的一种实施方式中，用于从气体溶解区中移出酸性物质液体溶液的第一出口与汽提塔流体连通，而从液体溶液中除去该酸性物质并回收液体溶剂。可以提供再循环器以将回收的液体溶剂再循环至进口，以将回收的液体溶剂重新引入至气体溶解区。还可以提供液体溶剂配送器(dispenser)以引入液体溶剂补充，这对于保持回路中的总量是必要的。汽提出的酸性物质可以再循环回上游工艺过程或另外被置于设备的燃料系统或作为废弃物。
在现有技术体系中，通常将二氧化碳通过物理或化学吸附单元从脱水天然气进料物流中除去，然后从溶剂中汽提出二氧化碳并排放至大气。或者，可以使用成本较高的压缩方法液化气态二氧化碳。大量的潜在气田不被看好，因为井源的天然气进料物流中的二氧化碳含量被认为太高以致于不能经济地处理和处置。
本发明是基于这样的认识，从脱水的天然气进料物流中分离液态二氧化碳是可能的。然后利用相对少的能量将液态二氧化碳泵出并隔绝(sequester)，这一点正好与需要昂贵压缩设备的传统溶剂吸附单元相反。
本发明的第三方面提供了一种用于从脱水天然气体物流中回收液态二氧化碳的方法，包括以下步骤：
a)冷却脱水天然气进料物流并形成固体二氧化碳颗粒和碳氢化合物液体的浆料和含有气态二氧化碳的气体物流；
b)分离含有气态二氧化碳的气体流和浆料；
c)用液体溶剂处理含有气态二氧化碳的气体物流而形成二氧化碳的液体溶液；和
d)加热该浆料并熔解该固体二氧化碳颗粒，而形成液态二氧化碳。
在本申请的权利要求和本发明的说明书中，除了上下文要求或其他由于表达语言或必要的含义之外，所使用的词语“包含”或其变形如“包括”或“含有”是表示包括在内的含义，即说明所陈述特征的存在状态，但并不排除在本发明的各种实施方式中存在或加入其他特征。
附图说明
现将结合附图仅以举例的方式描述本发明的优选实施方式，其中：
图1简要示出了根据本发明的一种实施方式的工艺流程图；
图2简要示出了根据本发明的一种可替代实施方式的工艺流程图；
图3简要示出了根据本发明的另一种实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
在描述该设备的优选实施方式之前，应该理解本发明不限于所描述的特定材料，因为这些材料可以是各种各样的。也应该理解本文中所使用的术语仅仅是用于描述特定实施方式，并不是为了以任何方式限制本发明的范围。必须注意到本文中所使用的“一个”、“一种”，和“所述”、“该”包括复数关系，除非上下文中另外清楚地指出。除非另有限定，本文中所使用的全部技术和科学术语都具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解相同的含义。
参见附图，相同的数字始终代表相同的特征，根据本发明的各个方面，所示出的设备10用于实施本发明的方法。设备10包括容器12，在该容器12中处理脱水天然气进料物流而从中除去酸性物质。
在将脱水天然气进料物流引入设备10中之前，来自井源或储存储罐的天然气物流将经历脱水过程。得到的脱水天然气进料物流的水分含量通常少于50ppm，并优选少于7ppm。可以使用任何适合的方法来使天然气体物流脱水。适合的脱水方法的典型例子包括利用分子筛处理天然气物流或使用二醇或甲醇进行脱水。可替代地，可以用甲烷水合物对该天然气物流进行脱水；例如，通过使用在WO 2004/070297中所描述的脱水方法。
引入设备10中的脱水天然气进料物流的温度和压力取决于上游所采用的对该天然气体物流进行脱水的脱水方法。例如，由用分子筛处理所得到的脱水天然气进料物流可以在高达40℃的温度和约70巴的压力下通过管道14被引入设备10中。
尽管对于天然气进料物流来说，优选的输入压力是＞70巴，但是，如果将该脱水天然气进料物流预冷至恰好高于在冷却气体物流中CO2的理论冻结温度的温度，则本发明的方法和设备10将能接受该脱水天然气进料物流较低的输入压力。
在附图所示出的实施方式中，脱水天然气进料物流通过管道14经由换热器16进入闪蒸器(flash vessel)18，在该闪蒸器中，液体石油气(主要包含C3和C4碳氢化合物)和较重的碳氢化合物以及酸性物质馏分(fraction)的冷凝物从脱水天然气物流中分离出来。然后该冷凝物被引导通过管道20而进入冷凝物稳定器或其他分馏器(未示出)以进一步进行处理和回收商业产品。
该闪蒸器18中的温度和压力条件通常依次为30至70巴和约-15至-40℃的数值范围。
在一些实施方式中，换热器16下游的脱水天然气进料物流的进一步冷却可以在第一致冷换热器70a中进行，其通过第一致冷剂(例如丙烷或氨)被冷却。该致冷剂可由设备10外部的封闭致冷回路来提供。
然后使该脱水天然气进料物流通过管道22引入换热器24，以将该脱水天然气进料物流冷却至刚好高于该脱水天然气物流含有的酸性物质发生凝固的温度。
此外，可以进一步通过使该脱水天然气进料物流通过位于该气体膨胀器上游的第二致冷换热器70b来冷却该脱水天然气进料物流，其由第二致冷剂(例如乙烯)来进行冷却。该致冷剂可由设备10外部的封闭致冷回路来提供。在一些实施方式中，可将该第一致冷剂和第二致冷剂组合于一种混合的致冷系统中。
将冷却的脱水天然气进料物流经由进料口28进料至容器12的固体形成区80。使用焦耳-汤姆逊阀26或其他适合的气体膨胀器(例如透平膨胀机)膨胀该冷却的脱水天然气，以使该进料物流在进入容器12时进一步冷却。在一种实施方式中，使用与焦耳-汤姆逊阀26按序组合的透平膨胀机来使冷却的脱水天然气物流膨胀。
在此特定实施方式中，焦耳-汤姆逊阀26限定了该脱水天然气进料物流进入容器12的进料口28。该脱水天然气进料物流引入到容器12的固体形成区80后的膨胀过程使得该固体形成区80中的温度和压力条件处于该脱水天然气进料物流中含有的酸性物质杂质发生凝固的条件。该膨胀过程将从进料口28处进入容器12的固体形成区80的脱水天然气体物流冷却至在15至30巴的压力范围内约-70℃至-160℃。
如上所述，在该脱水天然气进料物流被冷却之后，在固体形成区中的温度和压力条件下也会形成少量的NGL液体冷凝物。
固态酸性物质和液体冷凝物在重力分离作用下迁移至容器12的下部30，从而形成天然气液体和酸性物质的浆料。在其他实施方式中，该浆料与剩余的脱水气态物流中的分离可以通过使用离心力或入口装置(设置用来聚结液滴或使固体颗粒成块)来实现或增强。
然后将该固体酸性物质的浆料加热至至少恰好高于固体酸性物质的凝固温度的温度，以将该固体酸性物质在容器12的下部30转化为液体相并提供富含酸性物质的液体物流。在液体相中该酸性物质的性状和浓度在很大程度上取决于天然气的组成。例如，液体相中二氧化碳的浓度可以＞70％。在此实施方式中，容器12设置有浸入式加热器32，该浸入式加热器将浆料加热至至少恰好高于固体酸性物质的熔点的温度。该浸入式加热器32可以是在加热浆料时为进口气体或其他过程物流提供冷却的换热器管束。在小规模应用中，该浸入式加热器32由电提供能量。可替代地，可以将获自该生产车间(process plant)的另一部件且温度高于固体酸性物质熔点温度的液态生产物流引入容器12的下部30，并与该浆料混合而熔化该固体酸性物质。
通过管道34使该富含酸性物质的液体物流从出口96移出容器12。在液体物流富含液态二氧化碳的操作条件下，该液体物流可以直接通过换热器16被抽至液态二氧化碳收纳处，或进行处理以用于零售。在一些操作条件下，该液态碳氢化合物的密度小于液态二氧化碳的密度，则可以将该液态碳氢化合物从出口92经由管道94从收集区30分离出来。
可替代地，该液体物流可以经历一种或多种分离过程，通常在分馏器(未示出)中进行，以从任何甲烷或NGL冷凝物中分离酸性物质。在一些实施方式中，可以将分馏器设置在容器12的最低部。分馏得到的富含甲烷的物流可以回到固体形成区80的底部或作为设备的燃料被消耗掉。
如果剩余的液体物流含有丰富的NGL，则可以通过进一步的分馏来回收。这样的分馏必然会产生气态酸性物质，其需要再压缩或致冷以将该酸性物质冷凝为液体相，或将其作为冷的酸性物质气体物流而被焚烧和/或排放。可以考虑将这样产生的冷酸性物质气体物流在被焚烧和/或排放之前引导通过换热器16来冷却该脱水天然气体物流以节约设备10中的能量。
尽管脱水天然气体物流中的大多数酸性物质将在固体形成区80中被固化，在本发明的操作条件下，一部分该酸性物质将保留在气相中并包含在位于固体形成区80中的剩余脱水天然气物流中，从而固体形成区80具有含气态酸性物质的气态物流。剩余在该气相中的酸性物质的份额是由在固体形成区中确立的工艺条件和脱水天然气进料物流中酸性物质的性质和浓度所决定的。
该含有气态酸性物质的气态物流被导入气体溶解区90流体连通装置，例如烟道阀38。在此特定实施方式中，该气体溶解区设置在容器12的上部36。
在如图2所示的一种可替代实施方式中，该容器12设置有密封盘51，该密封盘51包含横跨容器12延伸的固体盘形物。在这种结构中，容器12中的气体溶解区90和固体形成区80之间没有内部流体连通。在此实施方式中，该流体连通装置包含设置在容器12外部的管道53，该管道与固体形成区80和气体溶解区90实现流体连通。通常，管道53的一端与固体形成区80的上部流体连通，而管道53的另一端与气体溶解区90的下部流体连通。
在图3示出的另一实施方式中，固体形成区80设置在第一容器12a中，而气体溶解区90设置在第二容器12b中。在此实施方式中，固体形成区80和气体溶解区90之间的流体连通是通过包含管道53的流体连通装置来促进的，该管道53设置在第一容器12a和第二容器12b的外部。管道53的一端与固体形成区80的上部流体连通，而管道53的另一端与气体溶解区90流体连通。
参见附图，气体溶解区90设置有气-液接触器40。优选地，所选择的气-液接触器40能最大化冷却的液体溶剂和含有气态酸性物质的脱水天然气体物流之间的接触面积。在此特定实施方式中，该气-液接触器40包含多个盘形物或设置在容器12的上部36中的乱堆填料或规整填料。
冷却的液体溶剂通过设置在气-液接触器40上方的入口42引入气体溶解区90的上部36中。在这些特定实施方式中，入口42是被设计用来将液体均一递送至气-液接触器40的分配器。
选择该冷却的液体溶剂，以便与该气相酸性物质混合并溶解该气相酸性物质而形成该气态酸性物质的液体溶液。根据本发明的冷却液体溶剂的适合的例子包括但不限于NGL冷凝物，所述NGL冷凝物包含C2、液化石油气组分、C3和C4以及C5+碳氢化合物组分的混合物，或包括甲醇、乙醇、二甲基亚砜和离子液体(包含咪唑鎓、季铵、吡咯烷鎓、吡啶鎓或四烷基鏻)的其他溶剂。
形成酸性物质固体的热力学产生向脱水天然气体物流的热传递。有利地，该冷却的液体溶剂引入容器12的上部36的方式，也冷却从固体形成区80被引入气体溶解区90的含有酸性物质的气体物流。
得到的气态酸性物质的液体溶液收集在液-气接触器40的最低部50并从气体溶解区90经由管道52的出口55移出。
该酸性物质的液体溶液经由管道52引入换热器54并由此引入汽提塔56，该汽提塔包含一个分馏柱，以气体形式从液体溶液中汽提出酸性物质。该汽提塔56可以设置有浸入式加热器57或外部再沸器(exterior reboiler)以辅助汽提过程。该酸性物质经由管道58排出。可替代地，该酸性物质可以经历再压缩以将该酸性物质凝结为液体相。该酸性物质也可以再循环通过设备10以节约能量，或作为燃料消耗，或被焚烧。
使用泵60将汽提过的溶剂经由管道62泵入用于冷却的换热器54，然后进入换热器48，用于在再次引入气体溶解区90的入口42之前进行进一步冷却。
可以理解，也可以提供液体溶剂分配器98以引入对于保持循环中的总量必要的液体溶剂补给。
从出口44经由管道45从气体溶解区中移出包含脱水脱硫天然气的产品物流。该产品物流处于15至30巴的压力和-70℃至-100℃的温度下。使用上述方法可以获得CO2浓度为200ppm的产品物流。
通过在气体膨胀装置46中膨胀气体，可以对该产品物流进行进一步冷却，并且可以用该冷却的产品物流在一个或多个换热器48和24中分别冷却设备10中的液体溶剂和脱水天然气进料物流，以尽可能地节约设备10中的能量。
从上述说明书中可以明了，在设备10中最大限度地节约了能量，这与再循环溶剂从汽提工段回到容器12中时，气态酸性物质的液体溶液与产品物流之间的热交换有关。
通常，由于产品物流在准备销售时必须经历再压缩过程，可以考虑将本发明的方法在这样的工艺过程物流压力(process streampressure)下实施：该压力与在设备10的操作条件和极限范围下能够使用的压力一样高。
在不脱离基本发明思想的前提下，除了那些已经被描述的之外，本领域技术人员自己将能提出大量的变体和修改。所有这样的变体和修改都被认为是在本发明的范围内，本发明的特征由前面的描述决定。

Claims (37)

1.一种用于从脱水天然气进料物流中分离出酸性物质的方法，包含以下步骤：
(a)冷却所述脱水天然气进料物流并形成固体酸性物质和碳氢化合物液体的浆料和含有气态酸性物质的气态物流；
(b)将所述含有气态酸性物质的气态物流和所述浆料分离；和
(c)用液体溶剂处理所述含有气态酸性物质的气态物流并形成脱水脱硫的气体物流和所述酸性物质的液体溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却所述脱水天然气进料物流的步骤包含绝热膨胀所述脱水天然气进料物流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从所述含有气态酸性物质的气态进料物流中分离所述固体酸性物质和液态冷凝物的步骤是用重力、离心力，或本领域已知的其他适合的分离技术实施的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包含从所述浆料中除去所述固体酸性物质的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述除去所述固体酸性物质的步骤包含加热所述浆料和熔化所述固体酸性物质，从而形成富含酸性物质的液体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述浆料被加热至恰好高于所述固体酸性物质的熔点的温度。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，向所述浆料中加入温热液体。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，将加热器浸入到所述浆料中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述用所述液体溶剂处理所述含有气态酸性物质的气态物流的步骤包含使所述含有气态酸性物质的气态物流与所述液体溶剂接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述使含有气态酸性物质的气态物流与所述液体溶剂接触的步骤促进形成所述酸性物质在所述液体溶剂中的液体溶液。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液体溶剂包含所述气态酸性物质在其中的溶解度大于在所述天然气物流中的溶解度的溶剂。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液体溶剂包含甲醇、乙醇、二甲基亚砜、选自包含咪唑鎓、季铵、吡咯烷鎓、吡啶鎓或四烷基鏻组成的组中的离子液体或NGL[天然气液体]冷凝物中的任一种，或其组合，所述NGL冷凝物包含C2、液化石油气组分、C3和C4以及C5+碳氢化合物组分的混合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包含从所述酸性物质的液体溶液中分离所述气态酸性物质的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述气态酸性物质的液体溶液经历汽提过程，而从所述液体溶液中分离所述酸性物质。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述酸性物质包含CO2、H2S、硫醇、COS、CS2、芳香烃和汞中的任一种，或其中任意两种或多种的混合物。
16.一种用于从脱水天然气进料物流中除去酸性物质的设备，包括：
容器，具有与气体溶解区流体连通的固体形成区，其中所述固体形成区设置用来促进形成固体酸性物质和碳氢化合物液体的浆料和含有气态酸性物质的气态进料物流，并且所述气体溶解区设置用来促进形成酸性物质的液体溶液；
用于将所述脱水天然气进料物流引入所述固体形成区的入口；
流体连通装置，设置成用于将所述含有气态酸性物质的气态物流从所述固体形成区引导至所述气体溶解区；
用于将液体溶剂引入所述气体溶解区的入口；
第一出口，用于从所述气体溶解区移出所述酸性物质的液体溶液；和
第二出口，用于从所述气体溶解区移出脱水脱硫的气体产品物流。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述固体形成区设置在第一容器中，而所述气体溶解区设置在第二容器中。
18.根据权利要求16或17所述的设备，进一步包括气体冷却器，用于冷却进入所述固体形成区的脱水天然气进料物流。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述气体冷却器包括用于绝热膨胀所述脱水天然气进料物流的气体膨胀器。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述气体膨胀器包括焦耳-汤姆逊阀、喷嘴或文丘里管、透平膨胀机、或与焦耳-汤姆逊阀连续组合的透平膨胀机。
21.根据权利要求19或20所述的设备，其中，所述气体膨胀器限定所述用于将所述脱水天然气进料物流引入所述固体形成区的入口。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的设备，其中，所述固体形成区进一步包括收集区，所述固体酸性物质和液体冷凝物收集于其中并形成浆料。
23.根据权利要求22所述的设备，进一步包括设置在所述收集区中的加热器，用于加热所述浆料并熔化所述固体酸性物质。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述加热器包括浸入式加热器或换热器。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，设置所述收集区以促进温热液体进入所述浆料，从而加热所述浆料并熔化所述固体酸性物质。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的设备，进一步包括出口，通过此出口将所述液体酸性物质从所述收集区移出。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的设备，进一步包含出口，通过此出口将所述液体碳氢化合物从所述收集区移出。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述用于移出所述液体碳氢化合物的出口被设置在所述用于移出所述液体酸性物质的出口的上方。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的设备，其中，将所述设备设置成通过一流体连通装置提供所述固体形成区和所述气体溶解区之间的流体连通，将所述流体连通装置设置成防止液体相从所述气体溶解区返回到所述固体形成区。
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述流体连通装置包括烟道阀或止回阀。
31.根据权利要求16至30中任一项所述的设备，进一步包括设置在所述气体溶解区中的液-气接触器。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，所述液-气接触器包括设置在所述气体溶解区中的多个盘形物或乱堆填料或规整填料。
33.根据权利要求31或32所述的设备，其中，所述用于将所述液体溶剂引入所述气体溶解区的入口设置在所述液-气接触器上方。
34.根据权利要求16至33中任一项所述的设备，其中，所述入口包括多个喷嘴或一个液体分配器。
35.根据权利要求16至34中任一项所述的设备，其中，用于从所述气体溶解区移出所述酸性物质液体溶液的所述第一出口与汽提塔流体连通，以从所述液体溶液中除去所述酸性物质并回收液体溶剂。
36.根据权利要求35所述的设备，进一步包括再循环器，以将所述回收的液体溶剂再循环至所述用于将液体溶剂引入所述气体溶解区的入口。
37.一种用于从脱水天然气进料物流中回收液态二氧化碳的方法，包括以下步骤：
(a)冷却所述脱水天然气进料物流并形成固体二氧化碳颗粒和碳氢化合物液体的浆料以及含有气态二氧化碳的气态物流；
(b)分离所述含有气态二氧化碳的气态物流和所述浆料；
(c)用液体溶剂处理所述含有气态二氧化碳的气体物流并形成二氧化碳的液体溶液；和
(d)加热所述浆料，熔化所述固体二氧化碳颗粒并形成液态二氧化碳。
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