CN102186560A - 从气流中除去酸气体 - Google Patents

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Abstract

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

Description

从气流中除去酸气体
交叉引用相关申请
本申请要求2008年10月14日提交的美国临时申请号61/105,343的权益。
发明背景
发明领域
本发明涉及流体分离领域。更具体地，本发明涉及从烃流体流或烟道气流分离酸气体。
技术讨论
从油层生产烃时常携带有非烃气体的附带产物。这样的气体包括污染物如硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)。当H2S和CO2作为烃气体流(如甲烷或乙烷)的部分被生产时，粗气体流有时被称作“酸性气体”。H2S和CO2常常被统称为“酸气体”。
酸气体也可以与合成气体流或与精炼厂气体流相关。也可以通过燃烧碳质材料如煤、天然气或其他碳质燃料来产生酸气体。在任何情况下，粗气体流可以包含其它“酸性”杂质。这些包括硫醇以及其它痕量硫化合物。应当在工业使用或居家使用之前除去这样的杂质。
虽然已经长久使用分离方法捕集H2S、硫醇和痕量硫化合物，CO2却常常被简单地排入大气中。但是，排放CO2的行为正在接受更多的监督，尤其是在已经签署要求减少CO2排放的京都议定书的国家。因此，除去CO2的方法倍受操作气体处理设备的工业尤其是生产油和气体的工业所关注。
已经设计出从粗天然气流除去酸气体的方法。在一些情况下，使用低温气体处理。在其它情况下，用溶剂处理烃流体流。溶剂可以包括化学溶剂如胺。用于酸性气体处理的胺的实例包括单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。
物理溶剂有时被用来代替胺溶剂。实例包括Selexol
Figure BPA00001348051600021
和RectisolTM。在一些情况下使用混合溶剂，意即物理溶剂和化学溶剂的混合物。一个实例是Sulfinol
Figure BPA00001348051600022
。但是，使用胺基酸气体脱除溶剂是最普通的。
胺基溶剂依赖于与酸气体的化学反应。反应过程有时称为“气体脱硫”。这样的化学反应一般比物理基溶剂更有效，尤其是在原料气压低于约300psia(2.07MPa)时。有一些情况使用特殊的化学溶剂如FLEXSORBTM，尤其是用于选择性地从含CO2气体流除去H2S。
气体脱硫方法的结果是，生成处理的或“脱硫的”气体流。脱硫气体流已基本脱除H2S和/或CO2组分。脱硫气可以被进一步处理以回收液体，即，通过冷凝出较重的烃气体。可选地，如果CO2浓度小于例如约50ppm，脱硫气体可以被销售进入管道或用于液化天然气(LNG)原料。此外，脱硫气体流可以被用作气变液过程(gas-to-liquids process)的原料，然后最终用于制造蜡、丁烷、润滑剂、乙二醇和其它石油基产品。提取的CO2可以被销售或另外用于强化采油操作。
传统地，使用化学溶剂脱除酸气体包括使粗天然气流与溶剂逆流(counter-currently)接触。粗气体流被引入接触塔的底部部分。同时，溶剂溶液被导向塔的顶部部分。塔具有塔盘、填料(packings)或其它“内含物”。随着液体溶剂通过内含物泻下，其吸收不期望的酸气体组分，携带其通过接触塔的底部，成为“富”溶剂溶液的部分。同时，基本脱除了H2S和/或CO2的气态流体从塔的顶部流出。
常见的是，使用各种吸收性液体从气体或烃液体流吸收酸气体(H2S和/或CO2)。吸收后，吸收性液体被称为“富的”。吸收后，再生过程(也称作″解吸″)可被用于从吸收性液体的活性溶剂分离酸气体。这产生了“贫”溶剂，其然后典型地被回收用于进一步吸收。
气体脱硫过程的实例示于图1。图1是用于从粗气体流脱除酸气体的已知气体处理设备的示意图。用于使CO2与贫溶剂逆流接触的图解的塔见114。塔114内粗气体流和液体溶剂之间的猛烈接触允许CO2(或其它酸气体)被溶剂吸收。图1的设备在以下更加详细地讨论。
已知的用于净化掉H2S和CO2的逆流接触塔(如塔114)往往很大且笨重。这对于海底油和气体开采应用来说尤其困难。因此，存在对于改进的气体处理设备的需要，其可用于从油和气采出附带的烃气体流除去酸气体，其主要使用较小的顺流接触设备。
应当注意，名称为“酸气体脱除(Acid Gas Removal)”的国际专利公开WO 03/072226教导了包括两个“混合器(mixers)”的“接触单元(contactor unit)50”的使用。混合器的一个或两个可以是用于脱除酸气体的顺流装置。在气体(预处理的气体流5a)被送入传统的逆流柱(接触器1)之前，混合器进行酸性气体流(流5)的预处理。接触器单元50中的两个混合器仅接收用于预处理过程的半贫胺。该半贫胺来自设备内四个分离的“用过的”胺流29、30、36和53。离开接触器单元50的预处理的气体流5a保持仅部分脱硫。进一步的酸气体脱除发生在传统的逆流柱1中，其使用来自再生单元11的再生胺。
最近，从发电厂和其它类型的工厂的烟道气捕集和捕获CO2已受关注。据有关估计，美国所有CO2排放的约40％由电厂产生。期望捕集CO2并将其储存在地下油层中或者可能使用它作为易混的强化采油(EOR)剂以采出额外的油。因此，对于可用于从发电厂的烟道气脱除CO2的改进的气体处理设备仍然存在需要。
发明概述
提供了气体处理设备以分离流体流的组分。流体流包括至少一种不吸收气体和酸气体。酸气体可以是二氧化碳、硫化氢或其组合。流体流可以是例如来自烃采收操作中的气体流、来自工厂的烟道气流或者在气体处理设备内产生的气体流。可选地，流体流可以是来自炼油厂的酸性气体流，如来自催化加氢脱硫过程的气体流、来自克劳斯硫回收过程的尾气流、来自要求富集H2S的溶剂再生过程的酸气体流或合成气体流。
设备包括多个串联放置的顺流接触器。每个顺流接触器接收包括不吸收气体和酸气体的气体流。例如，不吸收气体可以是氮或烃气体。每个顺流接触器也接收液体溶剂流。然后顺流接触器各自释放脱硫气体流和分离的气体处理溶液。在一个处理方向，接触器被布置为运送逐渐脱硫的气体流。在相反的处理方向，接触器被布置为运送逐渐富集气体处理溶液。
设备包括第一顺流接触器和至少最终顺流接触器。任何数量的中间顺流接触器即第二接触器、第三接触器等可以被用于进一步减少流体流中酸气体的含量。串联使用的接触器的数量取决于原始气体流中酸气体的浓度和期望脱除酸气体的程度或期望的“脱硫”程度。
第一顺流接触器被配置为接收(i)含有不吸收气体和酸气体的初始气体流和(ii)第二液体溶剂。第二液体溶剂由后面串联的接触器产生，其可以是第二接触器，或者如果仅使用两个接触器，则是最终接触器。第一接触器也被配置为释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液。
设备任选地包括与第一顺流接触器串联的第二顺流接触器。第二接触器被配置为接收(i)第一部分脱硫气体流和(ii)第三液体溶剂。第三液体溶剂由后面串联的接触器产生，其可以是第四接触器，或者，如果仅使用三个接触器，则是最终接触器。第二接触器也被配置为释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液。在该情况下，第二部分负荷的气体处理溶液是第二液体溶剂。
最终接触器与第一接触器和任意其它接触器串联，所述任意其它接触器任选地在第一接触器和最终接触器中间使用。一个实例是第二接触器。最终顺流接触器被配置为接收(i)随后的脱硫气体流和(ii)再生液体溶剂。后面的接触器也被配置为释放(iii)最终的脱硫气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液。当仅第二接触器被用在第一接触器和最终接触器中间时，最终接触器接收的后续脱硫气体流是第二接触器释放的第二部分脱硫的气体流。当然，当使用其它的接触器时，后续的脱硫气体流是来自串联在最终接触器之前的最后一个接触器的脱硫气体流。本发明并不限于产生最终脱硫气体流的顺流接触器的数目。但是，优选地使用至少三个。
在一个实施方式中，除了最终接触器之外，还串联使用三个顺流接触器。在该布置中，最终顺流接触器接收的最终脱硫气体流包括释放自第三顺流接触器的第三部分脱硫的气体流。第三接触器接收的第四液体溶剂包括最终接触器释放的最终轻度负荷的气体处理溶液。
所述设备优选地进一步包括液体溶剂再生器，其被配置为接收至少第一部分负荷的气体处理溶液，并产生再生的液体溶剂流。最终顺流接触器接收的再生液体溶剂包含至少部分的再生液体溶剂流，藉此从至少所述第一部分负荷的气体处理溶液中基本除去酸气体。
一方面，酸气体主要包括二氧化碳。在该情况下，选择第二液体溶剂和再生液体溶剂以从气体流中除去二氧化碳。另一方面，酸气体主要包括硫化氢。在该情况下，选择第二液体溶剂和再生液体溶剂以从气体流中除去硫化氢。应当理解，H2S和CO2可以通过连续进行的分离过程而被吸收。
也提供了在气体处理设备中分离初始气体流的方法。气体流包括不吸收气体和酸气体。初始气体流优选地是来自烃开采操作的气体流或来自工厂的烟道气流。在烃开采操作的情况下，不吸收气体通常地是烃气体；在来自工厂的烟道气的情况下，不吸收气体通常地是氮气。
在一个实施方式中，所述方法包括至少提供第一顺流接触器、第二顺流接触器和最终顺流接触器的步骤。这些顺流接触器的每一个被配置为接收气体流和液体溶剂。此外，这些接触器的每一个被配置为释放脱硫气体流和分离的部分负荷的气体处理溶液。
所述方法还包括排列第一顺流接触器、第二顺流接触器和最终顺流接触器以串联地运送逐步脱硫的气体流，以及进一步排列最终顺流接触器、第二顺流接触器和第一顺流接触器以串联地运送逐步富集的胺溶液。因此，逐步脱硫的气体流在第一处理方向被释放，而逐步富集的气体处理溶液在第二相反处理方向被释放。此外，所述方法包括运送再生液体溶剂至最终顺流接触器，并运行气体处理设备以从初始气体流除去酸气体并运送最终脱硫气体流。
一方面，
第一顺流接触器接收(i)初始气体流和(ii)第二液体溶剂，并释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液；
第二顺流接触器接收(i)来自第一顺流接触器的第一部分脱硫的气体流和(ii)随后的中间液体溶剂，并释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液，以及
最终顺流接触器接收(i)倒数第二部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂，并释放(iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液。
当仅使用这三个接触器时，第一中间液体溶剂是来自第一接触器的最终部分负荷的气体处理溶液，随后的脱硫气体流是第二部分脱硫的气体流。
另一方面，提供用于从气体流除去气态组分的方法，所述方法包括：
(a)使气体流通过第一接触器并随后使气体流通过第二接触器；
(b)使气体流在第二接触器中与第三吸收液体混合和接触，其中第三吸收液体和气体流在第二接触器中顺流地流动，从而产生具有第二气态组分浓度的部分负荷的第二吸收液体，并产生减少了气态组分的气体流；
(c)从第二接触器回收部分负荷的第二吸收液体；
(d)使第二吸收液体通过第一接触器并使气体流在第一接触器中与第二吸收液体混合和接触，
其中：
第二吸收液体和气体流顺流地流动通过第一接触器，和
第一吸收液体包括至少一部分部分负荷的第二吸收液体，从而产生具有第一气态组分浓度的第一吸收液体，第一吸收液体中的第一气态组分浓度高于第二吸收液体中的第二气态组分浓度；以及
(e)从第一接触器回收第一吸收液体。
也提供了用于从气体流除去气态组分的方法。一方面，所述方法包括以下步骤：
(a)使气体流连续地流动通过下游方向的一系列两个或更多个接触器；和
(b)使吸收液体与气体流的流动顺流地通过两个或更多个接触器的每一个，并从两个或更多个接触器的每一个回收包含气态组分的吸收液体流出流，
其中：
当气体流在通过下游方向的两个或更多个接触器中的每一个时，气体流逐步地减少气态组分，
从两个或更多个接触器的每一个回收的吸收液体在上游方向具有逐步较高浓度的气态组分；和
从两个或更多个接触器的一个回收的至少一部分吸收液体被用作气体流的流动上游的至少一个接触器的吸收液体。
使气体流连续流动可以包括例如使气体流通过第一接触器，然后通过至少一个其它的接触器，然后通过最终接触器。
使吸收液体通过可以包括：
使从最终接触器回收的吸收液体通向倒数第二接触器，
使从倒数第二接触器回收的吸收液体通向倒数第三接触器，和
除了从第一接触器回收的吸收液体被通向再生系统，连续从上游方向的连续的接触器回收吸收液体，从而产生贫的吸收液体，和
其中所述方法进一步包括将贫的吸收液体再循环作为通向最终接触器的吸收液体。
附图简述
为了本发明可以被更好地理解的方式，在此附上一些图解说明、图表和/或流程图。但应当注意，附图仅阐述本发明选择的实施方式，因此不被考虑为限制了范围，因为本发明可容许其它等同效果的实施方式和应用。
图1是用于从粗气体流除去酸气体的已知气体处理设备的示意图。该方法使用逆流接触塔。
图2A是在一个实施方式中用于依据本发明从气体流除去酸气体的气体处理设备的示意图。气体流可以是烃采收操作中附带的气体流，含有烃气体的一些其它气体流，或来自工厂的烟道气流。
图2B是在可选的实施方式中用于从气体流除去酸气体的气体处理设备的示意图。气体流也可以是烃采收操作中附带的气体流，来自工厂的烟道气流，或其它气体流。
图3A是一个实施方式中图2A的气体处理设备的一部分的示意图。此处，三个顺流分离设备或“接触器”被放置在壳内。
图3B是另一个实施方式中图2A的气体处理设备的一部分的示意图。此处，专用冷却装置被用于将选择的溶剂溶液冷却至较冷的温度。
图4是另一个实施方式中图2A的气体处理设备的一部分的示意图。此处，沿第三富溶剂溶液流放置闪蒸桶和增压泵。
图5是气体再生设备的示意图。所述设备使用一系列顺流接触器以从富溶剂溶液除去酸气体。
一些实施方式详述
定义
如本文所用，术语“顺流接触设备”或“顺流接触器”意指以以下方式接收(i)气体流和(ii)单独溶剂流的容器：气体流和溶剂流彼此接触同时在接触器内以大体相同的方向流动。非限制性实例包括喷射器式混合器(eductor)和聚结分离器(coalescer)，或者静态混合器加上脱液装置(deliquidizer)。
“不吸收气体”意指在气体脱硫过程期间不被溶剂有效吸收的气体。
如本文所用，术语“天然气”意指从原油井(伴生气体)或从地下含气层(非伴生气体)获得的多组分气体。天然气的组成和压力可以显著地不同。典型的天然气流包括甲烷(C1)作为主要组分。天然气流也可以包含乙烷(C2)、较高分子量的烃和一种或多种酸气体。天然气也可以包含少量的污染物如水、氮气、硫化铁、蜡和原油。
如本文所用，“酸气体”意指溶于水产生酸性溶液的任何气体。酸气体的非限制性实例包括硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、二硫化碳(CS2)、硫化羰(COS)、硫醇或其混合物。
“烟道气”意指作为烃燃烧的副产物产生的任何气体流。
术语“工厂”指产生含有至少一种烃或酸气体的气体流的任何工厂。一个非限制性实例是煤电发电厂。另一实例是低压下放出CO2的水泥厂。
术语“液体溶剂”意指基本上为液相的流体，其优先吸收酸气体，因而从气体流除去或“净化掉”酸气体组分的至少一部分。气体流可以是烃气体流或其它气体流，如具有氮气的气体流。
“脱硫的气体流”指基本上为气相的流体流，其至少一部分酸气体组分已被除去。
如本文所用，术语“烃”指主要——如果不是，仅仅——包括元素氢和碳的有机化合物。烃一般有两类：脂肪烃或直链烃，以及环状或闭环的烃包括环状萜烃。含烃物质的实例包括可用作燃料或可升级为燃料的任何形式的天然气、油、煤和沥青。
如本文所用，对于吸收液体从气体流中除去选择的气体组分，术语“贫”和“富”是相对的，仅分别意味着较少或较多含量程度的所选择的气体组分。各个术语“贫”和“富”不是一定分别表示或要求吸收液体完全不含选择的气态组分或者其不能够吸收更多选择的气体组分。事实上，如在下文中明显可见的，优选的是，在一系列的两个或更多个接触器中的第一个接触器中产生的所谓的“富”吸收液体保留显著的或大量的残余物吸收容量。相反，“贫”吸收液体将被理解为能够大量吸收但可以保留最小浓度的被除去气体组分。
如本文所用，术语“流体”指气体、液体和气体与液体的组合，以及气体与固体的组合和液体与固体的组合。
具体实施方式描述
图1说明基于已知化学溶剂的气体处理设备100。设备100运行以将酸性气体(显示为流110)转化为脱硫气体(显示为流130)。酸性气体流110进入接触器114，而脱硫气体流130退出接触器114。
应当理解，图1是简化的示意图，其意图使气体处理设备100的仅选择方面清楚。气体分离方法通常包括许多额外的组件如加热器、激冷器、冷凝器、液体泵、气体压缩机、鼓风机、其它类型的分离和/或分馏装置、阀、开关、控制器、压力测量设备、温度测量设备、液位测量设备和流量测量设备。
气体流110可以是例如来自烃采收操作的粗天然气。气体流110包含至少一种不吸收气体如烃气体。此外，气体流110含有至少一种酸气体。酸气体的例子是二氧化碳。酸性天然气流可以具有例如1％至10％的H2S和/或1％至10％的CO2，以及至少一种烃气体。
应当认识到，气体流110的压力可以较大地不同。合适的压力范围在大气压和几千psig之间。但是，对于天然气处理应用，特别优选的是，气体流110具有至少100psig的压力，更通常地为至少500psig，甚至更通常地为至少700psig，最通常地为至少900psig。此外，同时一般考虑，至少一部分气压是由于进入气体处理设备100的气体流110的压力引起。还应当认识到，合适时，也可以使用一种或多种压缩机(未显示)增加压力。在从烟道气捕集CO2的情况下，压力通常地与大气压接近，尽管也可以使用压缩机在一定程度上增加气体压力。
在进入接触器114之前，酸性气体流110通过入口分离器112。入口分离器112用于滤出杂质如盐水和钻井液。还将除去任何冷凝的烃。也可以滤出一些颗粒。应当理解，期望保持气体流110清洁以阻止液体溶剂在酸气体处理过程中发泡。
在离开接触器114时，脱硫气体流130通过出口分离器132。出口分离器132允许从接触器114携带来的任何液体溶剂脱离气相。出口分离器132还可以被用作水洗容器以捕获蒸汽相溶剂。接触器114在高压如800至1,000psig下运行。最终脱硫的气体流134从出口分离器132释放。
贫溶剂流120也进入接触器114。溶剂流120来源于接近接触器114的溶剂罐122。溶剂流120进入接触器114的运动由泵124辅助，泵124使溶剂流120在合适的压力下移入接触器114。泵124可以例如使溶剂流120增压至1,000psig或更高。溶剂流120可以是化学溶剂如仲胺、伯胺或叔胺。溶剂流120也可以是离子液体。为讨论目的，本文中，溶剂流120可以被可交替地称作胺或化学溶剂或液体溶剂或吸收液体。
在一些情况下，如当处理烟道气时——其通常在低压下，在进入接触器114之前从气体流110除去SO2可能是有利的。这由本文未显示或讨论的分离过程完成。如果存在SO2，其可能在接触器114中与胺形成热稳定的盐。可以使用特定的溶剂和专用接触器除去SO2。同样，也需要缓蚀剂以阻止O2与钢在接触过程中反应。
一旦在接触器114的内部，来自气体流110的气体向上移动通过接触器114。通常地，一个或多个塔盘或其它内含物(未显示)被提供在接触器114内，以形成天然气的间接流动路径以及形成气相和液相之间的界面区域。同时，来自贫溶剂流120的液体向下移动并穿过接触器114中的连续塔盘。塔盘有助于天然气与溶剂流120相互作用。
接触器114基于逆流流动方案运行。在该方面，天然气在一个方向被引导通过接触器114，而化学溶剂在相反方向被引导通过接触器114。当两种流体物质相互作用时，向下流动的溶剂吸收来自向上流动的酸性气体的H2S和/或CO2，产生脱硫的气体流130。然后，富溶剂流140离开接触器114。富溶剂流140定义为富含吸收的酸气体的胺溶液。
应当理解，比起二氧化碳分子，溶剂可以优先除去硫化氢分子。叔胺通常地不像除去H2S那样快速地有效除去CO2。因此，可以连续操作两个单独的处理设备100，一个被设置为主要除去硫化氢而另一个被设计为主要除去二氧化碳。产生基本上不含H2S的CO2流可能是有利的。
得到的″富″溶剂流140移动通过闪蒸桶142。闪蒸桶142在大约100至150psig的压力下运行。闪蒸桶142通常地具有内部部件，其为其中的溶剂流140形成混合作用的或紊流流动路径。剩余的气体如甲烷和CO2通过管线144从溶剂流140被闪蒸。例如，如果与来自管线120的少量新鲜胺接触，则在管线144中被捕获的剩余气体的酸气体含量可以减少至约100ppm。该浓度足够小，以至于剩余气体可以被用作设备100的燃料气体。
留下的富溶剂流146是热的。但是，期望在再生之前进一步提高溶剂流146的温度。为实现这一点，富溶剂流146通过热交换器148。由于暴露于热的再生胺或溶剂流160——其将在以下进一步讨论，热交换器148允许富溶剂流146被进一步加热。
在通过热交换器148之后，富溶剂流146被引入再生器150。再生器150是大直径的容器，其在约15至25psig的压力下运行。再生器150限定了汽提部件152，其通常地在再沸器154上方包括塔盘或其它内部部件(未显示)。提供热源156至再沸器154以在再生器150内产生蒸汽流动。再沸器154通常使用蒸汽作为其热源以从胺蒸掉水、H2S和CO2。
再生器150产生再生的或“贫”溶剂流160，其被再循环以在接触器114中再次使用。贫溶剂流160离开再生器150并通过热交换器148。贫溶剂流160的温度为约265℉。在热交换器148中与富溶剂流146的热接触用于部分冷却贫胺流160。
从再生器150汽提的、含有浓CO2(以及H2S，如果存在)的顶部气体作为杂质流170离开再生器150。富CO2杂质流170移入冷凝器172。冷凝器172用于冷却杂质流170。冷凝器172可以是风扇冷却器或者可以是使用海水的热交换器。冷却杂质流170用于分离(knock out)水。这有助于最小化所需的水补充。倘若存在酸气体和游离水，系统的该部件通常覆盖以高合金金属。
冷却的杂质流170移动通过回流储器174，其从杂质流170分离任何剩余的液体。然后生成基本上纯的酸气体流176(饱和有水蒸气)。在酸气体流176包含CO2的情况，CO2可以经压缩被捕获。在酸气体流176包含H2S的情况，H2S可以在硫回收单元(未显示)被转换成元素硫。在该情况下，回流储器174可以进料给所谓的克劳斯法。
″克劳斯法″是有时被天然气工业和精炼厂工业使用的用于从含硫化氢气体流中回收元素硫的方法。简言之，用于生成元素硫的克劳斯法包括两个主要部分。第一部分是热部分，其中H2S在大约1,800-2,200℉F被转化成元素硫。在热部分中不存在催化剂。第二部分是催化部分，其中在合适的催化剂(如氧化铝)上在400°至650℉之间的温度产生元素硫。产生元素硫的反应是平衡反应；因此，在克劳斯法中有几个阶段，其中进行分离以致力于增强H2S向元素硫的完全转化。每个阶段都包括加热、反应、冷却和分离。
如图1所指出，可以从回流储器174落下水和一些溶剂。这导致湿的残余溶剂流175。优选地携带残余溶剂流175通过泵178以加压，其中其随后被再引入再生器150。残余的溶剂含量将作为贫溶剂流160的部分退出再生器150的底部。
当其退出再生器150时，贫溶剂流160处于约15至25psig的低压力下。因此期望提高贫溶剂流160的压力。因此，使贫溶剂流160通过贫溶剂增压泵162。从增压泵，贫溶剂流160通过热交换器148然后至冷却器164。冷却器164确保贫溶剂流160不在返回溶剂罐122之前被闪蒸。在一些情况下，溶剂储罐122在回路之外，在这种情况下贫溶剂流160将绕过溶剂罐122并直接通至泵124。冷却器164通常地将贫溶剂流160激冷至100°至125℉。
如图1的设备100尤其是接触器114所示的逆流流动方案的缺点是，要求相对低的速度以避免向下流动的液体溶剂夹带在气体110中。同时，要求相对长的距离以使液滴脱离气体110。根据酸性气体流110的流速，接触器114的直径可以大于15英尺，高度大于100英尺。对于高压应用，容器具有厚的金属壁。因此，逆流接触器容器可能非常大而且重。这是昂贵且不期望的，尤其对于海底油和气体采收应用来说。
在图1的过程100，显示了单个接触塔114。但是，有时已知的是，利用多于一个接触塔114以通过富溶剂流140萃取杂质。在每种情况下，问题都存在：一个或多个接触塔114往往非常庞大。换言之，要求非常庞大的接触器用于大体积、高压应用。在低压应用如从发电厂的烟道气除去CO2的情况下，估计甚至对于相对小的500兆瓦特的电厂烟道气应用都要求50英尺乘50英尺的管接触器。也要求每分钟数百加仑的溶剂流动通过接触器114。
因此，期望减小与接触过程相关的塔和设备的尺寸。还期望利用一系列低压降、小的接触设备从烟道气除去CO2。
本文建议利用顺流流动方案作为一个或多个接触塔114中所示的逆流流动方案的可选方案。顺流流动概念利用串联的两个或更多个接触器，其中酸性气体流和液体溶剂在接触器内一起移动。在一个实施方式中，酸性气体流和液体溶剂大体沿各个接触器的纵轴一起移动。顺流流动接触器可以在非常高的流体速度下运行。因此，顺流流动接触器往往小于利用标准填料塔或盘式塔的逆流流动接触器(如接触器114)。
显示了用于气体处理设备的两种独立的布置，其使用顺流流动接触器。这些见于图2A和2B。每个图表示用于从气体流210除去CO2或其它酸气体的气体处理设备200A、200B的示意图。气体处理设备200A、200B表示图1所示设备100的脱硫设备替代者。
在图2A和2B的每一个中，气体流210可以是烃采收操作中附带的气体流。可选地，气体流210可以是来自电厂的烟道气流，或者合成气体流(所谓的“合成气”)。可选地，气体流可以是气体处理设备本身的闪蒸桶中的闪蒸气体流。应当注意，当使用合成气时，气体需要被冷却并在引入设备200A或200B之前进行固体过滤。可选地，气体流210可以是来自克劳斯硫回收法的尾气气体流，或者是来自再生器的杂质流。仍然可选地，气体流210可以是来自水泥厂或其它工厂的CO2排放。在该情况下，可以从多余的空气或从含氮烟道气吸收CO2。
天然气体流210含有至少一种不吸收气体如烃气体或氮气。气体流210还包含酸气体。酸气体可以是例如二氧化碳或硫化氢。气体处理设备200A、200B运行以通过除去酸气体内含物将气体流210转化为脱硫气体(显示为最终流230(n))。
在操作中，初始气体流210进入第一顺流分离器或接触设备CD1，在此其与液体溶剂220混合。溶剂220优选地由胺溶液如单乙醇胺(MEA)或二乙醇胺(DEA)组成。但是，也可以使用其它溶剂如离子液体。
根据本公开，并如以下进一步讨论，气体处理设备200A、200B的每一个都使用一系列顺流接触器CD1、CD2、...、CD(n-1)、CDn。每个接触器从气体流210除去酸气体内含物的一部分，从而释放逐步脱硫的气体流。最终接触器CDn提供最终脱硫气体流230(n)。
在进入第一接触器CD1之前，气体流210通过入口分离器212。入口分离器212用于滤出杂质如盐水和钻井液。也可滤出一些颗粒。应当理解，期望保持气体流210清洁以防止溶剂在酸气体处理过程中发泡。
这里注意，在进入第一接触器CD1或甚至入口分离器212之前，气体流210的一些预处理可能是期望的。例如，气体流210可以经过水洗以除去乙二醇或其它化学添加剂。这可以通过单独的处理回路(未显示)进行，其中水经过如顺流接触器被引入气体。水对乙二醇具有亲合力并将乙二醇推出天然气。这又有助于控制接触设备CD1、CD2、...CDn内的发泡。在烟道气应用的情况下，可能需要向溶剂中添加缓蚀剂以阻止在该过程中O2与钢的反应。
具体参考图2A，液体溶剂流220也进入第一接触器CD1。溶剂流220是再生器250产生的部分再生溶剂。通过泵224的协助使“半贫”溶剂流220移入第一接触器CD1。泵224在合适的压力下将半贫溶剂流220移入第一接触器CD1。合适的压力的例子是大约15psia至1,500psig。
一旦在第一接触器CD1的内部，气体流210和化学溶剂流220沿第一接触器CD1的纵轴移动。当它们移动时，液体胺(或其它溶剂)与气体流210中的CO2(或其它酸气体)相互作用，使得CO2被胺分子化学连接或吸收。第一“富”溶剂溶液240(1)从第一接触器CD1的底部落下。同时，第一部分脱硫的气体流230(1)移出第一接触器CD1的顶部部分并从第二接触器CD2释放。
第二接触器CD2也表示顺流的分离设备。任选地，第三顺流分离设备CD3被提供在第二接触器CD2之后。第二和第三接触器CD2、CD3的每一个产生各自的部分脱硫的气体流230(2)、230(3)。此外，第二和第三接触器CD2、CD3的每一个产生各自的部分负荷的气体处理溶液240(2)、240(3)。当胺被用作溶剂时，部分负荷的气体处理溶液240(2)、240(3)包括富胺溶液。在示例性设备200A中，第二负荷的气体处理溶液240(2)与第一负荷的气体处理溶液240(1)合并，并且经过再生过程，包括通过再生器250。
应当注意，随着气体214移动通过逐步脱硫的下游方向的气体流230(1)、230(2)、...230(n-1)，系统中的压力通常将下降。当这发生时，上游方向中逐步富集的胺(或其它液体溶剂)流240(n)、240(n-1)、...240(2)、240(1)中的压力一般需要增加以与气体压力相当。因此在设备200A中优选一个或多个小增压泵(未显示)被放置在接触器CD1、CD2...的每个之间。这用于增加系统中的液体压力。
在设备200A中，再生过程类似于图1的设备100的过程。在该方面，流240(1)、240(2)包括首先移动通过闪蒸桶242的″富″溶剂溶液。剩余的天然气可以从溶剂流240通过管线244来闪蒸。得到的富溶剂流246被引入再生器250。
富溶剂流246优选地移动通过热交换器248。(示例性的热交换器显示为248，与图2B的设备200B连接)。相对冷的(接近于环境温度)溶剂流246通过热交换器248经由与热的贫溶剂流260接触而被加热。这又有利于在输送至贫溶剂冷却器264、由此作为再生液体溶剂流输送至最终接触器CDn之前冷却贫溶剂流260。
再生器250限定了汽提塔部件252，汽提塔部件252包括在再沸器254上方的塔盘或其它内部部件(未显示)。热源256被提供给再沸器254以产生热。再生器250生成再生的或″贫的″溶剂流260，溶剂流260被再循环以在最终接触器CDn中再次使用。从再生器250汽提的、含有浓CO2(和H2S，如果其在粗气体中存在)的顶部气体作为杂质流270(在图2B中未标出)退出再生器250。
富CO2杂质流270被移入冷凝器272。冷凝器272用于冷却杂质流270。冷却的杂质流270被移动通过回流储器274，其从杂质流270分离任何剩余液体(大部分为冷凝水)。然后生成基本上纯的酸气体流276。在酸气体流276包括CO2的情况，CO2可被用作易混油采收操作的部分来采收油，同时将大量的CO2储存在油层中。如果要被注入的油储层是“脱硫的”(即，不含明显的H2S或其它硫化合物)，则待用于强化采油(“EOR”)的CO2应当同样是基本“脱硫的”。但是，来自油气采收操作中的浓CO2流可被较少量的H2S污染。因此，期望从CO2除去H2S，除非酸气体被注入仅用于地质封存(geologic sequestration)。
当酸气体流276包括H2S时，可以使用硫回收单元(未显示)将H2S转化为元素硫。硫回收单元可以是所谓的克劳斯法。这确保更有效的大量硫的硫回收。
如图2A和2B的设备200A、200B所指出，一些液体可以从回流储器274落出。这导致剩余的液体流275。剩余的液体流275优选地被携带通过泵278以增压，然后其被再次引入再生器250。剩余的液体将作为贫溶剂流260的部分退出再生器250的底部。可以任选地向贫溶剂流260中增加一些水含量以平衡脱硫的气体流230(n-1)、230(n)的水蒸气损失。该水可以被添加在回流泵278的入口或抽吸(suction)处。
贫溶剂流或再生的溶剂流260处于低压。因此，再生的溶剂流260被携带通过增压泵262。泵262被称作贫溶剂增压器262。从这里，贫溶剂流260通过冷却器264。经由冷却器264冷却溶剂确保了贫溶剂流260有效地吸收酸气体。激冷的贫溶剂流260被用作最终分离接触器CDn的溶剂流。
溶剂罐222被任选地提供在靠近低压接触器CD1处。贫溶剂流260可以通过溶剂罐222。更优选地，溶剂罐222是离线的，并且当气体设备200A可能需要时，其提供溶剂的储罐。
如所指出，设备200A和200B每个使用多个串联的顺流接触器CD1、CD2、...CD(n-1)、CDn。每个顺流接触器接收包括烃气体和酸气体或含CO2的烟道气的气体流。每个接触器CD1、CD2、...CD(n-1)、CDn运行以生产逐步脱硫的气体流。
顺流接触设备CD1、CD2、...CD(n-1)、CDn可以是任何种类的短接触时间混合设备。例子包括静态混合器和离心混合器。一些混合设备通过喷射式混合器将液体分开。喷射式混合器通过文丘里状管输送气体，其又将液体溶剂推入管中。由于文丘里效应，液体溶剂被拖曳并打碎成小液滴，这允许与气体的大表面积接触。可选地，液体的动力可被用于将气体吸入或拉入。在如从烟道气除去CO2的低压应用中，动力可以是尤其有用的。
一个优选的接触设备是ProsConTM接触器。该接触器利用喷射式混合器，随后是离心聚结分离器。离心聚结分离器引起大的离心力以将液体溶剂再次整合成小的体积。在无论哪个实施方式中，优选使用小型容器技术，与大的柱状接触器114相比，这允许减少硬件。
第一接触器CD1接收粗气体流210。气体流210在第一接触器CD1中被处理以除去酸气体。然后释放第一部分脱硫的气体流230(1)。第一部分脱硫的气体流230(1)被输送至第二接触器CD2。在那里，第一脱硫的气体流230(1)被进一步处理以除去酸气体，以便释放第二、更完全脱硫的气体流230(2)。该模式被继续以便第三接触器CD3产生更完全脱硫的气体流230(3)；第四接触器CD4还产生还更脱硫的气体流230(4)；以及倒数第二接触器还产生更脱硫的气体流CD(n-1)。这些的每个都可以称作“后续的”脱硫气体流。
最终脱硫的气体流230(n)由最终接触器CDn释放。最终脱硫的气体流230(n)是已处理至期望的标准内的商业化产品。最终脱硫的气体流230(n)可以被输送或售卖用于居家或商业用途。最终接触器CDn之前的接触设备的数量(至少两个)主要取决于满足期望标准所需的CO2(或其它酸气体)除去水平。
一方面，在每个接触器中使用混合设备和相应的聚结分离设备的组合。因此，例如，第一接触器CD1和第二接触器CD2可以利用静态混合器作为其混合设备，而第三接触器CD3和其它接触器CD4可以使用喷射式混合器，同时CDn-1、CDn接触器可以使用离心混合器。每个接触器具有相关的聚结分离设备。在任何实施方式中，气体流214、230(1)、230(2)、...230(n-1)和顺流流动的液体溶剂流以相同方向流动通过接触器CD1、CD2、...CDn。这允许发生短时间期间的处理反应，也许甚至短至100微秒或更少。当一些胺与H2S的反应比与CO2的反应更快时，这对于选择性除去H2S(相对于CO2)可以是有利的。
优选的是，每个接触设备CD1、CD2、...CDn包括″雾化″部分，其将液体溶剂分成大量小液滴。这增加了气体流214、230(1)、230(2)、...230(n-1)和共流动的液体溶剂之间可接触的表面积。雾化也降低了扩散蒸汽相和液相中的酸气体组分所需的距离。对于快速化学反应，在这么短的时间期间内近似平衡是可能的。
除了接收气体流，每个顺流接触器CD1、CD2、...CD(n-1)、CDn也接收液体溶剂流。在图2A的设备布置200A中，第一接触器CD1接收部分再生的溶剂流220。此后，随后的接触器CD2、CD3、CD(n-1)、CDn接收从随后的各个接触器释放的负荷的溶剂溶液。因此，第二接触器接收从第三接触器CD3释放的部分负荷的溶剂溶液240(3)；第三接触器CD3接收从第四接触器CD4释放的部分负荷的溶剂溶液240(4)；倒数第二接触器CD(n-1)接收从最终接触器CDn释放的部分负荷的溶剂溶液240(n)。换言之，第二接触器CD2接收的液体溶剂包括从第三接触器CD3释放的部分负荷的溶剂溶液240(3)；第三接触器CD3接收的液体溶剂包括从第四接触器CD4释放的部分负荷的溶剂溶液240(4)；以及倒数第二接触器CD(n-1)接收的液体溶剂包括从最终接触器CDn释放的部分负荷的溶剂溶液240(n)。因此，部分负荷的溶剂溶液以与逐步脱硫的气体流230(1)、230(2)、230(3)、...230(n-1)的方向相反的方向被引入接触器CD1、CD2、CD3、...CDn。
图2B的气体处理设备200B的操作与图2A的设备200A类似。但是，在设备200B中，第一接触器CD1接收来自第二接触器CD2的液体溶剂。这意味着设备200B不包括半贫溶剂流280。来自第二接触器CD2的液体溶剂被称作溶剂管线240(2)。溶剂管线240(2)表示从在第二接触器CD2内处理脱硫的气体流230(1)产生的溶剂溶液。
因为图2B中的第一接触器CD1接收的液体溶剂240(2)已通过至少一个——如果不是多个——接触器进行处理，第一接触器CD1接收的液体溶剂240(1)可以是非常富的。因为这个原因，可以期望提供一些中间处理水平的溶剂溶液。这将在以下结合图4进行描述。
可选地，“半贫”气体流可以取自气体设备200A或200B的其它脱硫操作，并且可以至少部分地被用作第一接触器CD1或第二接触器CD2的胺溶液。在该方面，存在的情形是，其中单个类型的溶剂在气体处理设备中被用于多于一种用途。这被称作综合气体处理。例如，MDEA可以被用于高压H2S选择性酸气体脱除以及用于克劳斯尾气处理(Tail Gas Treating)(TGT)法。由于该方法的低压，来自TGT法的“富”胺并不负荷很多H2S和CO2。因此，在本文的一个实施方式中，来自TGT法的“富”流被用作第一接触器CD1或第二接触器CD2的“半贫”流。“半贫”流(未显示)用泵加压并被注入第一接触器CD1或第二接触器CD2，可能与来自随后的各个接触器的溶剂一起注入。
在两个气体处理设备200A、200B中，最后分离接触器CDn也接收液体溶剂。液体溶剂是再生溶剂流260。再生溶剂流260是高度贫化的。
如所指出的，顺流接触器CD1、CD2、...CD(n-1)、CDn以第一处理方向释放逐步脱硫的气体流230(1)、230(2)、...230(n-1)、230(n)。接触器CDn、CD(n-1)、...CD3、CD2、CD1也以第二相反处理方向释放或输送逐步富集的溶剂溶液240(n)、240(n-1)、...240(2)、240(1)。在设备200B中，最贫的液体溶剂作为贫溶剂流260从再生器250输送至最终接触器CDn。下一最贫的液体溶剂是最终溶剂溶液240(n)；下一最贫的液体溶剂是溶剂溶液240(n-1)；然后回到第一溶剂溶液240(1)。如上所述，溶剂溶液240(1)被送至再生器250。
如所注意的，在图2A的设备布置200A中，两个溶剂溶液240(2)和240(1)经历再生。如图2A所示，部分再生的溶剂280流出再生容器250。溶剂280通过增压泵282被增压。从那里，溶剂280在热交换器284中被冷却以变成溶剂流220。溶剂280通过增压泵224被进一步增压，然后被引入第一顺流接触器CD1。
结合的溶剂溶液240(1)、240(2)已分别在CD1和CD2中使用除雾器或静电沉淀器聚结。设备242可以是大的闪蒸桶以从富胺中回收轻烃。获得闪蒸的富溶剂流246。
气体处理领域的普通技术人员理解将酸气体吸收至胺(或其它化学溶剂)中是放热过程。产生的热升高了部分负荷的溶剂溶液240(2)、240(3)、...240(n)的温度。这又降低了溶剂吸收H2S和CO2的能力。为抵消该效应，在设备200A的一个实施方式中，溶剂溶液240(2)、240(3)、...240(f)在阶段之间被冷却，如图3所示。
抵消放热效应的另一选项是将一个或多个顺流接触设备CD1、CD2放置在壳中。一方面，在被传送至再生器250之前，第一接触设备CD1和第二接触设备CD2一起被放入壳中。然后在壳内循环冷却介质。
图3A提供了壳300的示意图。壳300可以是永久的气候控制的结构。可选地，壳300可以是临时性或便携式结构。仍然可选地，壳300可以是绝缘套。在任何情况下，壳300是利用串联的多个顺流接触设备的气体处理设备如设备200B的一部分。在图3的示例性布置中，第二接触设备CD2、第三接触设备CD3和最终接触设备CDf被提供，每个存在于单个壳300内。
在图3A中可见，气体流230(2)和230(3)携带脱硫气体离开各个第二接触设备CD2和第三接触设备CD3。此外，最终接触设备CDf产生最终脱硫的气体流230(f)。接触设备CD2、CD3和CDf也产生各自的富溶剂溶液240(2)、240(3)和240(f)。第三富溶剂溶液240(3)作为液体溶剂被引导回到第二接触设备CD2，而最终富胺溶液240(f)被引导回到第三接触设备CD3。
壳300被设计为保持其内的设备和流动的溶剂溶液冷却。这可以通过壳300内的气候控制或者通过靠近设备的冷却介质的循环来进行。
应当注意，在图3A中，第二溶剂溶液240(2)被显示为从壳300中流出。事实上，第二溶剂溶液240(2)可以返回至再生器如图2A中所示的再生器250，或者可以用作液体溶剂用于前面的接触设备如图2B的第一接触设备CD1。
在另一实施方式(图中未显示)中，接触设备CD1、CD2、...CDn的每一个可以被单独安装在套内。冷却介质然后在套内循环。套可以是例如碳钢壳。冷却介质允许发生热交换，从而降低其中的富溶剂溶液的温度。
图3B提供图2A的气体处理设备200A的一部分的另一示意图。在此，专用冷却器245被用于冷却溶剂溶液240(3)和240(f)。热交换冷却器245的使用通常会用一个或多个壳代替。
可以提供在设备200A中的另一特征是在一个或所有溶剂溶液返回管线240(1)、240(2)、240(3)、240(4)、...240(n)中提供闪蒸桶。图4是另一实施方式中图2A的气体处理设备200A的一部分的示意图。在此，闪蒸桶247沿第三溶剂溶液流240(3)放置。提供闪蒸管线248，其从闪蒸桶247的顶部离开。闪蒸桶247和相连的闪蒸管线248允许甲烷和一些CO2吸收在溶剂溶液管线240(3)内的溶剂中，以在溶剂溶液返回第二接触器CD2之前被闪蒸出来。蒸汽形态的H2O也可以从闪蒸管线248排出。闪蒸产生了“半贫”溶剂溶液。这不仅提高各个接触器CD2、CD3、...CDn的效率，还减少热再生器250的负荷。
在使用闪蒸桶247的布置中，闪蒸出闪蒸管线248的气体(包括CH4、CO2和H2O)将优选地与来自闪蒸桶242的气体244合并，例如。压力将优选地与从闪蒸桶242出来的CH4/CO2的压力相当。来自再生器250的杂质管线270的压力通常地为约15psig，其主要含有CO2和H2S(如果在粗气体中存在的话)，带有非常少的CH4。因为这样，该流可以被进一步压缩并注入井下，或其可被处理以从H2S产生硫。
可以提供在设备200中的另一特征是沿一个或所有溶剂返回管线240(3)、240(4)、...240(n)增加压力。在图4的示例性布置中，泵249被示于闪蒸桶247之后的管线240(3)中。将如在管线240(3)中的返回溶剂溶液压缩克服了系统内沿紧密接触设备CD1、CD2、...CDn的压降。这又有助于溶剂溶液带走酸气体。
可以被提供在设备200中的另一特征是提供水洗操作。水洗操作优选地被提供用于最终脱硫的气体流230(n)。水洗操作允许回收最终脱硫的气体流230(n)内夹带的任何液体溶剂。当较多挥发性胺如MEA或FLEXSORB
Figure BPA00001348051600211
被用作溶剂时，这尤其有效。系统的补充水可以首先被引入水洗系统。稀释的胺可以然后被泵入主要的胺循环。
多个顺流分离器的串联使用已结合从气体流除去酸气体在本文描述。图2A和2B显示的应用是通过多个接触设备CD1、CD2、...CDn除去CO2(或其它酸气体)至连续地降低的浓度。但是，设备200，尤其是多个顺流接触器的串联使用，可以被用于其它应用。
一种这样的应用包括选择性地在再生过程结束时从杂质流270除去H2S。这可以被称作酸气体富集或“AGE”。当来自气体处理操作的浓CO2流被相对小量的H2S污染时，AGE过程是有用的。因此，期望通过一系列接触设备、使用选择性的胺溶剂从CO2除去H2S以进行分离。优选的胺包括叔胺如甲基二乙醇胺(MDEA)或受阻胺如FLEXSORB
Figure BPA00001348051600221
。可选地，利用反应性溶剂如螯合铁溶液可以是有利的。
在AGE过程的操作中，多个顺流分离器沿杂质管线270提供，用于在液体溶剂被分离之后连续除去H2S。这一般包括从低压高CO2含量流选择性除去H2S。该应用一般在远低于从天然气体流210除去酸气体——其优选地在大约800至1,000psig的压力下运行——的压力例如约15psig下运行。
AGE过程产生具有增加浓度H2S的第一气体流。该第一流来自AGE溶剂的再生，并且被送至硫回收单元。AGE过程产生第二气体流，其主要包括CO2和水蒸气。在一些情况下，第二气体流也可以包含硫醇，其由酸气体除去过程获得，而非由AGE溶剂获得。在该情况下，可以期望使用物理溶剂如Selexol
Figure BPA00001348051600222
吸附这些含硫化合物。这也可以通过一系列的顺流接触设备完成。回收的含硫化合物可以被送至硫回收单元。
多个顺流分离器的串联使用也可以与再生结合使用。再生是通过降低其压力和/或增加其温度从″富″溶剂除去H2S和/或CO2的过程。这通常地在盘式塔中完成，代表为图2A的再生器250。但是，本文也通过使用顺流接触器公开了再生。在该操作中，使富胺溶液246通过一系列接触器。
图5是气体再生设备500的示意图。设备500使用一系列顺流接触器CD1、CD2、...CDn以从富溶剂溶液除去酸气体。在图5中，富溶剂溶液在246进入。这与图2A的富溶剂溶液246相当。
由于较早的CO2脱除过程包括的放热化学反应和可能用外部热源进行预热，富溶剂溶液246是热的。富溶剂溶液246被引入第n个接触设备CDn。在第n个接触设备CDn中，富溶剂溶液246与汽提塔气体510接触。汽提塔气体510可以是氮或空气，只要H2S不存在于溶剂中。在此情况下，流被排入大气。如果存在痕量H2S，可以使用燃料气体。在该情况下，流可以返回燃料气体系统。如果存在H2S，优选的汽提气体可以是蒸汽。在这种情况下，用过的蒸汽可以被冷凝，剩余的蒸汽被送至硫回收单元，或者酸气体注入单元。酸气体例如CO2或H2S蒸气作为酸气体流530(n)闪蒸。同时，产生第n个溶剂流540(n)。
使用加热器556加热该第n个溶剂流540(n)。第n个溶剂流540(n)然后被引入一系列顺流接触器中的下一个接触器。在图5的布置中，下一个接触器是第二接触设备CD2。但是，应当理解，根据期望的酸气体脱除程度，任何数目的中间接触设备都可以被提供在再生设备500中。
在第二接触设备CD2，酸气体再次闪蒸，这次作为酸气体流530(2)。同时，产生第二贫溶剂流540(2)。优选地使用加热器556加热该第二贫溶剂流540(2)，然后引入最终接触器，其被示为第一接触设备CD1。酸气体从第一接触设备CD1闪蒸为酸气体流530(1)。同时，贫溶剂溶液540(1)最终再生。贫溶剂溶液540(1)可以作为贫溶剂流260被引入设备200的接触器CDn。
可以看出，结合图5描述的溶剂再生过程基本上与以上结合图2A和2B描述的脱硫过程相反。
再次参考图2A，在一些CO2脱除过程中，可期望允许小百分比的CO2分子最终通向脱硫的气体流230(n)。这可以通过利用(1)H2S和一些胺尤其是叔胺和受阻胺与(2)CO2和那些相同的胺之间的反应速率差来完成。
如所注意的，一般在酸性气体处理中使用几种不同类型的胺。一般的例子是仲胺和伯胺。仲胺具有一个氢原子连至氮原子。例子是二甲胺、甲基乙醇胺和二乙醇胺(DEA)。伯胺具有两个氢原子连至氮原子。例子为甲胺和单乙醇胺(MEA)。其它胺包括二异丙基胺(DIPA)和氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺或“DGA”)。
叔胺、仲胺和伯胺都根据以下两步法与H2S快速反应：
H2O+H2S<---->H++HS-                 (1)
NR1R2R3+H++HS----->NHR1R2R3 ++HS-    (2)
其中：N是氮，和
R1是有机基团，以及R2、R3是连至氮的有机基团或氢原子。
胺可以经两种不同的路线与CO2反应。如果胺具有一个氢原子(仲胺)或两个氢原子(连至氮原子的伯胺)，则可以形成氨基甲酸酯。这根据以下过程进行：
CO2+2R1R2NH<---->(R1R2NH2 +)(R1R2HCOO-)  (3)
反应(3)相对快。因此仲胺和伯胺优选用于CO2吸收。但是，最大理论负荷仅为0.5摩尔CO2/摩尔胺是可能的。
另一类型的胺是叔胺。叔胺没有氢原子直接连至氮原子，因此不能形成氨基甲酸酯。叔胺的例子是甲基二乙醇胺(MDEA)。
所有的胺包括MDEA都可以通过形成碳酸氢盐与CO2反应。这些包括仲胺、伯胺和叔胺。根据以下一般过程发生碳酸氢盐反应：
H2O+CO2<---->[H2CO3]                     (4)
[H2CO3]<---->H++HCO3 -                    (5)
NR1R2R3+H++HCO3 -<---->NHR1R2R3 ++HCO3 -    (6)
但应当注意，碳酸氢盐(HCO3 -)的形成相对慢。
在一些情况下，叔胺是优选的。由于较低的腐蚀性要求或较低的再生能量要求，该情况可能出现。在该情况下，可以向MDEA胺溶液添加活化剂以加速CO2吸收。合适的活化剂的例子是哌嗪。
叔胺的优势是，其能够被用于优先将H2S脱除至低水平而允许一些CO2“脱移(slip)”至处理的或“脱硫的”气体流230(n)。限制叔胺和气体之间的接触时间允许H2S吸收(经反应(1)和(2))达到平衡，而CO2吸收(仅经反应(4)-(6))没有足够的时间达到平衡。用于该操作的合适的叔胺是MDEA。为进一步增强胺对H2S分子的选择性，可以将无机盐溶入初始的胺溶液220。无机盐的例子是磷酸盐。无机盐阻止碳酸氢根离子的形成。
其它类型的胺也可被用于H2S的选择性脱除。例子是所谓的“受阻胺”如ExxonMobil Corporation的FLEXSORB
Figure BPA00001348051600241
。“受阻”胺是伯胺或仲胺。但是，由于具有大体积的取代基，即，取代了邻近氮原子的氢原子的原子或原子团，受阻胺抑制氨基甲酸酯的形成。因为受阻胺是伯胺或仲胺，它们碱性更强并趋于比CO2对H2S更具选择性。可选地，可以使用对H2S有选择性的物理溶剂(如Selexol
Figure BPA00001348051600251
)。因此，在本发明的一方面，溶剂优先吸收H2S，这允许CO2脱移至最终脱硫的气体流230(n)。然后从再生器250产生更浓的H2S流(即，流276)，其可以用于例如硫回收。可以任选地通过随后的酸气体处理过程、使用更强烈吸收二氧化碳分子的液体溶剂，除去CO2组分。从第二溶剂再生的CO2基本上不含H2S，因此可以被用于强化采油(EOR)。
无论使用何种类型的溶剂，可以通过降低溶剂的温度增强H2S选择性。一方面，不同的接触器CD1、CD2等在不同的温度下运行。例如，第一接触器CD1可以在比最终接触器CDn在更低的温度下操作，因为第一接触器可以使用更富的液体溶剂240(2)(如图2B)。
由于流速或初始气体流210的组成的长期改变，改变阶段的数目或需要用于接触气体的接触器的数目也可能是期望的。设备200内接触器CD1、CD2、...CDn的模块化属性对于在运行使用期内条件可能发生较大改变的应用是有吸引力的。
串联使用多个顺流接触器的另一应用包括从克劳斯尾气中选择性除去H2S。这也通常地是低压应用，即，约15psig。如果相对大量的H2S存在于富集的酸气体流246或杂质流270中，可以通过克劳斯反应进行H2S向元素硫的转化。包含H2S、SO2、CO2、N2和水蒸气的克劳斯法的“尾气”可以反应以通过氢化反应将SO2转化为H2S。氢化的尾气具有中等分压和大量的(也许多于50％)CO2，以及较小百分比或更少的H2S。该类型的流——通常地接近大气压——可以如上所述易于进行选择性除去H2S。这被用于回收大部分的H2S。回收的H2S可以被再循环至克劳斯单元的前面或捕获在井下。可选地，可以使用气体分离领域已知的各种方法将H2S直接氧化为元素硫。
另一应用包括闪蒸气体调节(conditioning)。这指的是多个接触设备可以被串联使用以从管线244的气体中除去杂质。这是相对低压的应用，在大约100至150psig下运行。预期仅2或3个阶段是必须的，因为用于闪蒸气体的H2S规格通常不像用于管道气体那么严格。在该方面，闪蒸气体被用作气体处理设备200A或200B内的燃料气体并且不作商业销售。
在仍有另一应用中，气体流可以代表来自催化加氢脱硫法或“CHDS”的气体。在炼油中，CHDS有时被用于将硫醇、硫化物、噻吩和其它含硫化合物转化为H2S。作为CHDS的附带副产物，可以生成轻烃。例如，可能处理该气体以除去H2S，然后使用处理过的气体作为燃料。可以通过一系列上述的顺流接触器进行这样的处理。
本文已经阐述了用于从粗气体流使用两个或更多个串联的接触器连续地除去酸气体的数种方法。本文的一些方法的实施方式包括部分地或完全地、以及选择性地或非选择性地从烃气体或液体流中除去酸气体。
各种吸收液体可被用于从气体流除去例如CO2。气体流可以是天然气体流、燃烧废气气体流或精炼气体流。吸收液体优选地提供包含至少一种化合物的吸收溶液，所述至少一种化合物选自单乙醇胺(MEA)、二甘醇胺(DGA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、哌嗪(PZ)、氨、胺、链烷醇胺、其衍生物和其它化学溶剂和/或其混合物。吸收液体可以进一步包括至少一种选自以下的化学组分：动力学增强剂(kinetic enhancers)、缓蚀剂、防沫剂、氧清除剂、盐、中和剂、防污剂和抗降解剂。
吸收液体可以包括至少一种化学组分，其被选择用于吸收、同化或以其他方式与选自CO2、H2S、SO2和NOx的气体反应。在另一实施方式中，吸收液体包括含有选自以下至少一种化合物的干燥液体：一亚乙基二醇(MEG)、二甘醇(DEG)或三甘醇(TEG)。在该情况下选择脱除的气态组分是水蒸气(H2O)。
虽然明显的是本文所描述的发明被缜密考虑以获得上述益处和优势，但应当理解，对本发明在不偏离其精神的情况下可进行改进、变化和改变。

Claims (47)

1.用于分离流体流的气体处理设备，所述设备包括：
第一顺流接触器，其被配置为接收(i)含有不吸收气体和酸气体的初始气体流和(ii)第二液体溶剂，所述第一顺流接触器也被配置为释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液；和
最终顺流接触器，其被配置为接收(i)先前的部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂，并且被配置为释放(iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液，其中所述初始气体流是以下的至少一种：
来自克劳斯硫回收方法的尾气流，
来自要求富含H2S的溶剂再生方法的酸气体流，
合成气体流，
来自水泥厂的酸气体，和
在所述气体处理设备中内部产生的气体流。
2.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中在所述气体处理设备中内部产生的气体流是：
来自闪蒸桶的闪蒸气体流，或
来自再生器的杂质流。
3.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中：
由所述第一顺流接触器接收的所述酸气体主要包括二氧化碳；和
选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以优先从包括烃的气体流除去二氧化碳。
4.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中：
由所述第一顺流接触器接收的所述酸气体主要包括硫化氢；和
选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以优先从包括烃的气体流除去硫化氢。
5.根据权利要求1所述的气体处理设备，其进一步包括：
第二顺流接触器，其被配置为接收(i)所述第一部分脱硫气体流和(ii)第三液体溶剂，并且被配置为释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液；以及
所述再生液体溶剂至少部分地由再生溶剂流组成，藉此从至少所述第一部分负荷的气体处理溶液中基本除去酸气体。
6.根据权利要求5所述的气体处理设备，其进一步包括：
闪蒸桶，其用于从所述第二部分负荷的气体处理溶液释放烃和H2O蒸气；和
泵，其用于在所述第二部分负荷的气体处理溶液进入所述第一顺流接触器之前使所述第二部分负荷的气体处理溶液增压。
7.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中：
所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或其组合包括短接触时间混合设备，所述混合设备具有离心混合器、静态混合器、除雾器、文丘里管、静电沉淀器和喷射式混合器的至少一种。
8.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中：
所述第一顺流接触器和所述第二顺流接触器放置在壳内；和
所述壳被冷却。
9.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中：
围绕所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器或两者放置套；以及
使冷却介质在所述套内循环。
10.根据权利要求5所述的气体处理设备，其进一步包括：
第三顺流接触器，其被配置为接收(i)所述第二部分脱硫的气体流和(ii)第四液体溶剂，并被配置为释放(iii)第三部分脱硫的气体流和(iv)第三部分负荷的气体处理溶液；并且其中：
由所述第二顺流接触器接收的所述第三液体溶剂包括由所述第三顺流接触器释放的所述第三部分负荷的气体处理溶液；和
所述第二部分负荷的气体处理溶液重度负荷酸气体。
11.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂包括再生的第一部分负荷的气体处理溶液。
12.根据权利要求11所述的气体处理设备，其中由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂进一步包括所述第二部分负荷的气体处理溶液，以使所述第一和第二部分负荷的气体处理溶液一起被再生以形成由所述最终顺流接触器接收的所述再生液体溶剂。
13.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中由所述第一接触器接收的所述第二液体溶剂至少部分地包括再生的溶剂流。
14.根据权利要求5所述的气体处理设备，其进一步包括：
用于冷却所述第二部分负荷的气体处理溶液的冷却器。
15.根据权利要求5所述的气体处理设备，其中：
所述第一顺流接触器的运行温度不同于所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或两者的运行温度。
16.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中：
进入所述第一顺流接触器的所述流体流的入口压力为约15至100psig。
17.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中：
所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括胺。
18.根据权利要求17所述的气体处理设备，其中：
所述胺包括仲胺、伯胺、叔胺或其组合。
19.根据权利要求1所述的气体处理设备，其中所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括物理溶剂或者含有物理溶剂和化学溶剂的混合物的溶剂。
20.在气体处理设备中分离初始气体流的方法，所述气体流包括不吸收气体和酸气体，所述方法包括：
至少提供第一顺流接触器、第二顺流接触器和最终顺流接触器，这些顺流接触器的每一个被配置为(i)接收气体流和液体溶剂以及(ii)释放脱硫气体流和分离的负荷的气体处理溶液；
布置所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器和所述最终顺流接触器以串联地运送各个脱硫的气体流为逐步脱硫的气体流；
进一步布置所述最终顺流接触器、所述第二顺流接触器和所述第一顺流接触器以串联地运送各个气体处理溶液为逐步富集的气体处理溶液；
运送再生液体溶剂至所述最终顺流接触器；和
运行所述气体处理设备以从所述初始气体流除去酸气体并运送最终脱硫气体流。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述不吸收气体包括烃气体或氮气。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述第一顺流接触器接收(i)所述初始气体流和(ii)第二液体溶剂，并释放(iii)第一部分脱硫的气体流和(iv)第一部分负荷的气体处理溶液；
所述第二顺流接触器接收(i)来自所述第一顺流接触器的所述第一部分脱硫的气体流和(ii)第三液体溶剂，和释放(iii)第二部分脱硫的气体流和(iv)第二部分负荷的气体处理溶液；和
所述最终顺流接触器接收(i)先前的部分脱硫的气体流和(ii)再生液体溶剂，和释放(iii)最终脱硫的气体流和(iv)最终轻度负荷的气体处理溶液。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述初始气体流是以下的至少一种：
来自克劳斯硫回收方法的尾气流，
来自要求富含H2S的溶剂再生方法的酸气体流，
来自水泥厂的酸气体，和
在所述气体处理设备中内部产生的气体流。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述气体处理设备中内部产生的气体流是：
来自闪蒸桶的闪蒸气体流，或
来自再生器的杂质流。
25.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述酸气体主要包括二氧化碳；和
选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以从包括烃的气体流除去二氧化碳。
26.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述酸气体主要包括硫化氢；和
选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以从包括烃的气体流除去硫化氢。
27.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述初始气体流是烟道气流；
所述不吸收气体包括氮气；
所述酸气体主要包括二氧化碳；和
选择所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂以优先除去二氧化碳。
28.根据权利要求22所述的方法，其中：
由所述最终顺流接触器接收的所述先前的脱硫的气体流包括从所述第二顺流接触器释放的所述第二部分脱硫的气体流；和
由所述第二顺流接触器接收的所述第三液体溶剂包括由所述最终顺流接触器释放的所述最终轻度负荷的气体处理溶液。
29.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：
使用闪蒸桶，从所述第二部分负荷的气体处理溶液释放烃和H2O蒸汽；以及之后
在所述第二部分负荷的气体处理溶液进入所述第一顺流接触器之前使之增压。
30.根据权利要求22所述的方法，其中：
所述第一顺流接触器、所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或其组合包括离心混合器、静态混合器、除雾器、文丘里管、静电沉淀器或其组合。
31.根据权利要求20所述的方法，其中：
进入所述第一顺流接触器的所述初始气体流的入口压力为约15至100psig。
32.根据权利要求20所述的方法，其中：
所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括胺。
33.根据权利要求32所述的方法，其中：
所述胺包括仲胺、伯胺、叔胺或其组合。
34.根据权利要求20所述的方法，其中：
所述第二液体溶剂和所述再生液体溶剂包括物理溶剂或者含有物理溶剂和化学溶剂的混合物的溶剂。
35.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：
在不同于所述第二顺流接触器、所述最终顺流接触器或两者的运行温度的温度下运行所述第一顺流接触器。
36.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：
运行所述气体处理设备一段时间；
分析所述初始气体流的组成；和
根据所述初始气体流的组成改变，改进所述气体处理设备。
37.根据权利要求36所述的方法，其中改进所述气体处理设备包括以下至少一种：(i)增加额外的顺流接触器，(ii)改变至少一个所述顺流接触器的运行温度，或者(iii)其组合。
38.根据权利要求20所述的方法，其中由所述第一接触器接收的所述液体溶剂至少部分地由从单独的气体脱硫过程获得的半贫溶剂组成。
39.从气体流除去气态组分的方法，其包括：
(a)使所述气体流通过第一接触器并随后使所述气体流通过第二接触器；
(b)使所述气体流在所述第二接触器中与第三吸收液体混合和接触，其中所述第三吸收液体和所述气体流在所述第二接触器中顺流地流动，从而产生具有第二气态组分浓度的部分负荷的第二吸收液体，并产生减少了所述气态组分的气体流；
(c)从所述第二接触器回收所述部分负荷的第二吸收液体；
(d)使第二吸收液体通至所述第一接触器并使所述气体流在所述第一接触器中与所述第二吸收液体混合和接触，
其中：
所述第二吸收液体和所述气体流顺流地流动通过所述第一接触器，和
所述第一吸收液体包括至少一部分所述部分负荷的第二吸收液体，从而产生具有第一气态组分浓度的第一吸收液体，所述第一吸收液体中的所述第一气态组分浓度高于所述第二吸收液体中的所述第二气态组分浓度；以及
(e)从所述第一接触器回收所述第一吸收液体。
40.根据权利要求39所述的方法，其中在步骤(c)中回收的所述部分负荷的第二吸收液体作为所述第二吸收液体通至所述第一接触器。
41.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括
(f)使所述第一吸收液体通至再生器系统；
(g)在所述再生器系统中产生部分贫的吸收液体和贫的吸收液体，所述部分贫的吸收液体的气态组分的浓度高于所述贫的吸收液体中气态组分的浓度；
(h)将所述贫的吸收液体再循环至步骤(b)中的所述最终接触器；和
(i)将所述部分贫的吸收液体作为所述第二吸收液体通至所述第一接触器。
42.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括：
作为步骤(a)的一部分，在所述气体流通过所述第一接触器之前将所述气体流通过第三接触器，以及，在步骤(c)之后，
将第四吸收液体通至所述第三接触器，并使所述气体流在所述第三接触器中与所述第四吸收液体混合和接触，其中所述第四吸收液体和所述气体流顺流地流动通过所述第三接触器的至少一部分，以及其中所述第三吸收液体包括至少一部分部分负荷的第四吸收液体，从而产生具有第三气态组分浓度的第三吸收液体，所述第三吸收液体中的所述第三气态组分浓度高于所述第四吸收液体中的所述第四气态组分浓度；以及
随后从所述第一接触器除去所述第三吸收液体。
43.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括
使所述第二吸收液体在再生器系统中再生，从而产生贫的吸收液体，和
将所述贫的吸收液体再循环作为所述第三吸收液体。
44.根据权利要求39所述的方法，其中所述吸收液体包括含有选自以下至少一种化合物的干燥液体：一亚乙基二醇(MEG)、二甘醇(DEG)或三甘醇(TEG)。
45.从气体流除去气态组分的方法，所述方法包括：
(a)使所述气体流连续地流动通过下游方向的一系列的两个或更多个接触器；和
(b)在相反的上游方向使吸收液体与所述气体流的流动一起顺流地通过所述两个或更多个接触器的每一个，并从所述两个或更多个接触器的每一个回收包含所述气态组分的吸收液体流出流，
其中：
当所述气体流在所述下游方向通过所述两个或更多个接触器中的每一个时，所述气体流逐步地减少所述气态组分，
在所述上游方向，从所述两个或更多个接触器的每一个回收的吸收液体具有逐步较高浓度的所述气态组分；和
从所述两个或更多个接触器的一个回收的至少一部分所述吸收液体被用作所述气体流的流动上游的至少一个接触器的吸收液体。
46.根据权利要求45所述的方法，其中使所述气体流连续流动包括：
使所述气体流通过第一接触器，
然后通过至少一个其它的接触器，以及
然后通过最终接触器。
47.根据权利要求46所述的方法，其中使吸收液体通过包括：
将从所述最终接触器回收的吸收液体通至倒数第二接触器，
将从所述倒数第二接触器回收的吸收液体通至倒数第三接触器，和
除了从所述第一接触器回收的所述吸收液体通向再生系统，连续从上游方向的连续的接触器回收所述吸收液体，从而产生贫的吸收液体，和
其中所述方法进一步包括将所述贫的吸收液体再循环作为通向所述最终接触器的所述吸收液体。
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MX (1) MX2011002194A (zh)
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WO (1) WO2010044956A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104936674A (zh) * 2013-01-25 2015-09-23 埃克森美孚上游研究公司 气体料流与液体料流的接触
CN106139812A (zh) * 2015-04-20 2016-11-23 兰州信元新型材料有限责任公司 二硫化碳专用脱硫剂及其制备方法
CN106606918A (zh) * 2015-10-22 2017-05-03 林德股份公司 获得气体产品的方法和设备

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010239718B2 (en) 2009-04-20 2016-02-04 Exxonmobil Upstream Research Company Cryogenic system for removing acid gases from a hyrdrocarbon gas stream, and method of removing acid gases
EP2475943A4 (en) 2009-09-09 2013-04-03 Exxonmobil Upstream Res Co CRYOGENIC SYSTEM FOR REMOVING ACIDIC GASES FROM A GASEOUS CURRENT OF HYDROCARBONS
DE102009041104A1 (de) * 2009-09-14 2011-04-14 Uhde Gmbh Verfahren zum Trocknen von Erdgas durch gemeinsame Kühlung von Lösungsmittel und Erdgas
US20110097260A1 (en) * 2009-10-28 2011-04-28 Air Liquide Process & Construction, Inc. Hydrogen Recovery And Methane Production From Residual Fuels and Biomass
US9149761B2 (en) 2010-01-22 2015-10-06 Exxonmobil Upstream Research Company Removal of acid gases from a gas stream, with CO2 capture and sequestration
US8574406B2 (en) 2010-02-09 2013-11-05 Butamax Advanced Biofuels Llc Process to remove product alcohol from a fermentation by vaporization under vacuum
CA2787146C (en) 2010-02-17 2016-05-17 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods of high pressure acid gas removal in the production of ultra-low sulfur gas
US20110220506A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Recovery of materials from mixtures with ionic liquids
MX362706B (es) 2010-07-30 2019-02-01 Exxonmobil Upstream Res Company Star Sistemas criogenicos para remover gases acidos de una corriente de gas de hidrocarburo que usan dispositivos de separacion de co-corriente.
CA2807930A1 (en) 2010-09-02 2012-03-08 Butamax (Tm) Advanced Buofuels Llc Process to remove product alcohol from a fermentation by vaporization under vacuum
US8899557B2 (en) * 2011-03-16 2014-12-02 Exxonmobil Upstream Research Company In-line device for gas-liquid contacting, and gas processing facility employing co-current contactors
CN102681689A (zh) * 2011-03-17 2012-09-19 比亚迪股份有限公司 一种指套
US20120235087A1 (en) 2011-03-18 2012-09-20 Dow Global Technologies Llc Method for the removal of heat stable amine salts from an amine absorbent
FR2977168B1 (fr) * 2011-06-29 2015-07-24 IFP Energies Nouvelles Procede de desacidification d'un gaz avec plusieurs etapes de mise en contact a co-courant avec une solution absorbante
US20130142717A1 (en) * 2011-12-02 2013-06-06 Michael Siskin Offshore gas separation process
US9962623B2 (en) 2011-12-09 2018-05-08 Butamax Advanced Biofuels Llc Process to remove product alcohols from fermentation broth
WO2013142100A1 (en) 2012-03-21 2013-09-26 Exxonmobil Upstream Research Company Separating carbon dioxide and ethane from a mixed stream
JP6016513B2 (ja) 2012-08-09 2016-10-26 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
US9671162B2 (en) 2012-10-24 2017-06-06 Fluor Technologies Corporation Integration methods of gas processing plant and nitrogen rejection unit for high nitrogen feed gases
US9468883B2 (en) 2013-03-29 2016-10-18 The University Of Kentucky Research Foundation Solvent and method for removal of an acid gas from a fluid stream
US9409125B2 (en) 2013-03-29 2016-08-09 The University Of Kentucky Research Foundation Method of increasing mass transfer rate of acid gas scrubbing solvents
US9266102B2 (en) 2013-03-29 2016-02-23 The University Of Kentucky Research Foundation Catalysts and methods of increasing mass transfer rate of acid gas scrubbing solvents
JP6056638B2 (ja) 2013-04-30 2017-01-11 株式会社Ihi 圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法及び装置
AR096132A1 (es) * 2013-05-09 2015-12-09 Exxonmobil Upstream Res Co Separar dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno de un flujo de gas natural con sistemas de co-corriente en contacto
AR096078A1 (es) 2013-05-09 2015-12-02 Exxonmobil Upstream Res Co Separación de impurezas de una corriente de gas usando un sistema de contacto en equicorriente orientado verticalmente
US20140336428A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Uop Llc Recycle gas scrubbing using ionic liquids
WO2014205224A2 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Bechtel Hydrocarbon Technology Solutions, Inc. Systems and methods for improved column operation in offshore environments
US9155992B2 (en) * 2013-09-16 2015-10-13 Savannah River Nuclear Solutions, Llc Mass transfer apparatus and method for separation of gases
CA2925404C (en) 2013-12-06 2018-02-06 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of dehydrating a feed stream processed in a distillation tower
WO2015084496A2 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating a feed stream using radiation detectors
US9562719B2 (en) 2013-12-06 2017-02-07 Exxonmobil Upstream Research Company Method of removing solids by modifying a liquid level in a distillation tower
CA2924695C (en) 2013-12-06 2018-10-02 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating a feed stream with a feed stream distribution mechanism
CN105722572B (zh) 2013-12-06 2017-08-22 埃克森美孚上游研究公司 用喷射组件分离烃和杂质的方法和装置
US9874395B2 (en) 2013-12-06 2018-01-23 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for preventing accumulation of solids in a distillation tower
MX363766B (es) 2013-12-06 2019-04-02 Exxonmobil Upstream Res Co Metodo y dispositivo para separar hidrocarburos y contaminantes con un mecanismo de calentamiento para desestabilizar y/o prevenir la adhesion de solidos.
WO2015084495A2 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of maintaining a liquid level in a distillation tower
US9823016B2 (en) 2013-12-06 2017-11-21 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of modifying a liquid level during start-up operations
WO2015089446A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods of flexible co2 removal
KR101584565B1 (ko) 2014-02-24 2016-01-12 대우조선해양 주식회사 산성 가스 제거 시스템 및 방법
KR101762778B1 (ko) 2014-03-04 2017-07-28 엘지이노텍 주식회사 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치
JP6392099B2 (ja) * 2014-12-01 2018-09-19 株式会社東芝 二酸化炭素回収システム
WO2016094036A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Gas-assisted stripping of liquid solvents for carbon capture
AU2015375479B2 (en) 2015-01-09 2018-12-06 Exxonmobil Upstream Research Company Separating impurities from a fluid steam using multiple co-current contactors
AU2016220515B2 (en) 2015-02-17 2019-02-28 Exxonmobil Upstream Research Company Inner surface features for co-current contactors
MX2017008683A (es) 2015-02-27 2017-10-11 Exxonmobil Upstream Res Co Reduccion de carga de refrigeracion y deshidratacion para una corriente de alimentacion que entra a un proceso de destilacion criogenica.
MX2017011064A (es) 2015-03-13 2017-11-10 Exxonmobil Upstream Res Co Dispositivo de coalescencia para contactores de co-corriente.
CA2994812C (en) 2015-09-18 2020-03-10 Exxonmobil Upstream Research Company Heating component to reduce solidification in a cryogenic distillation system
AU2016327820B2 (en) 2015-09-24 2019-08-01 Exxonmobil Upstream Research Company Treatment plant for hydrocarbon gas having variable contaminant levels
CN106608618A (zh) * 2015-10-21 2017-05-03 中国石油化工股份有限公司 酸气净化工艺
AU2015413303A1 (en) * 2015-10-27 2018-05-10 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for processing high pressure acid gases with zero emissions
CN105521696B (zh) * 2015-11-26 2018-01-23 南京大学 一种以离子液体为介质的常温液相Claus工艺
ES2670473T3 (es) 2015-12-04 2018-05-30 Evonik Degussa Gmbh Procedimiento mejorado para la extracción de sustancias aromatizantes a partir de fases líquidas grasas y/o acuosas
US20170239612A1 (en) * 2016-02-19 2017-08-24 Suhas P. Mondkar Cold Solvent Gas Treating System
WO2017172321A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Exxonmobil Upstream Research Company Self-sourced reservoir fluid for enhanced oil recovery
SG11201900723YA (en) 2016-09-14 2019-04-29 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and system for enhanced selective contaminant removal processes related thereto
EP3638390B1 (en) 2017-06-15 2021-12-29 ExxonMobil Upstream Research Company Fractionation system using bundler compact co-current contacting systems
AU2018286407B2 (en) 2017-06-15 2021-07-01 Exxonmobil Upstream Research Company Fractionation system using compact co-current contacting systems
AU2018289005B2 (en) 2017-06-20 2021-05-13 Exxonmobil Upstream Research Company Compact contacting systems and methods for scavenging sulfur-containing compounds
US11446603B2 (en) 2017-07-06 2022-09-20 Qatar Foundation For Education, Science, Andcommunity Development Acid gas removal system for removing acidic gases from gaseous hydrocarbons
US10479685B2 (en) 2017-08-18 2019-11-19 Saudi Arabian Oil Company Enriched acid gas for sulfur recovery
WO2019040306A1 (en) 2017-08-21 2019-02-28 Exxonmobil Upstream Research Company INTEGRATION OF COLD SOLVENT AND REMOVAL OF ACIDIC GAS
US11378332B2 (en) 2018-06-29 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Mixing and heat integration of melt tray liquids in a cryogenic distillation tower
US11306267B2 (en) 2018-06-29 2022-04-19 Exxonmobil Upstream Research Company Hybrid tray for introducing a low CO2 feed stream into a distillation tower
CA3110053C (en) * 2018-08-22 2023-09-19 Exxonmobil Upstream Research Company Gas-liquid co-current contactor system and process for cleaning sour gas
BR112021008013A2 (pt) * 2018-11-19 2021-08-03 Exxonmobil Upstream Research Company método de absorção de gás em cocorrente e sistema com um absorvedor realçado
US10794167B2 (en) 2018-12-04 2020-10-06 Schlumberger Technology Corporation Method and system for removing contaminants from a gas stream using a liquid absorbent
US20200179866A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Schlumberger Technology Corporation Method and system for removing contaminants in gas using a liquid scavenger
WO2022177420A1 (en) * 2021-02-17 2022-08-25 Petroliam Nasional Berhad (Petronas) An acid gas removal/capture system and process for converting carbon dioxide to chemical compounds
CN114797387A (zh) * 2022-05-31 2022-07-29 华能营口热电有限责任公司 一种回收余热的烟气深度碳捕集装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1234862A (en) * 1968-07-10 1971-06-09 Inst Francais Du Petrole Separating gas mixtures by selective absorption in liquids
US5439509A (en) * 1991-01-22 1995-08-08 Turbotak Inc. Stripping method and apparatus
CN1438916A (zh) * 2000-06-29 2003-08-27 斯塔特石油公开有限公司 混合流体的方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3767766A (en) * 1971-02-22 1973-10-23 Chevron Res Method of removing gaseous sulfides from gaseous mixtures
US4369167A (en) * 1972-03-24 1983-01-18 Weir Jr Alexander Process for treating stack gases
DE3011613A1 (de) * 1980-03-26 1981-10-01 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren und vorrichtung zur begasung von fluessigkeiten
US4824645A (en) * 1982-01-04 1989-04-25 Mobil Oil Corporation Process for selectively removing hydrogen sulfide from a gas stream at high pressure
CH667398A5 (de) * 1985-02-22 1988-10-14 Sulzer Ag Verfahren zur selektiven absorption von schwefelwasserstoff aus einem schwefelwasserstoff und kohlendioxyd enthaltenden gas und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens.
US4885079A (en) * 1986-09-12 1989-12-05 The Standard Oil Company Process for separating organic material from particulate solids
US5603908A (en) * 1992-09-16 1997-02-18 The Kansai Electric Power Co., Inc. Process for removing carbon dioxide from combustion gases
JPH07284642A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Hisao Kojima ミキシングエレメント及びその製造方法
JP3233802B2 (ja) * 1994-12-15 2001-12-04 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の炭酸ガスと窒素酸化物を除去する方法
NO302454B1 (no) * 1996-07-31 1998-03-09 Kvaerner Asa Fremgangsmåte til fjerning av karbondioksid fra gasser
US6071484A (en) * 1997-01-24 2000-06-06 Mpr Services, Inc. Process for treating gas with ultra-lean amine
CA2303779C (en) * 1997-09-15 2008-07-22 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Fluid separation system
JP3969949B2 (ja) * 2000-10-25 2007-09-05 関西電力株式会社 アミン回収方法及び装置並びにこれを備えた脱炭酸ガス装置
GB2383276B (en) * 2001-12-21 2005-06-08 Statoil Asa Acid gas removal
US6881389B2 (en) * 2002-09-24 2005-04-19 Edg, Inc. Removal of H2S and CO2 from a hydrocarbon fluid stream
WO2006016979A1 (en) * 2004-07-12 2006-02-16 Exxonmobil Upstream Research Company Methods for removing sulfur-containing compounds

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1234862A (en) * 1968-07-10 1971-06-09 Inst Francais Du Petrole Separating gas mixtures by selective absorption in liquids
US5439509A (en) * 1991-01-22 1995-08-08 Turbotak Inc. Stripping method and apparatus
CN1438916A (zh) * 2000-06-29 2003-08-27 斯塔特石油公开有限公司 混合流体的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104936674A (zh) * 2013-01-25 2015-09-23 埃克森美孚上游研究公司 气体料流与液体料流的接触
CN104936674B (zh) * 2013-01-25 2016-11-09 埃克森美孚上游研究公司 气体料流与液体料流的接触
CN106139812A (zh) * 2015-04-20 2016-11-23 兰州信元新型材料有限责任公司 二硫化碳专用脱硫剂及其制备方法
CN106606918A (zh) * 2015-10-22 2017-05-03 林德股份公司 获得气体产品的方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
SG195532A1 (en) 2013-12-30
US20110168019A1 (en) 2011-07-14
EP2364199A4 (en) 2012-11-28
WO2010044956A1 (en) 2010-04-22
BRPI0919263A2 (pt) 2015-12-15
EA201170572A1 (ru) 2011-10-31
EP2364199A1 (en) 2011-09-14
CA2736222A1 (en) 2010-04-22
AU2009303733A1 (en) 2010-04-22
MX2011002194A (es) 2011-03-29
JP2012505747A (ja) 2012-03-08

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