CN102238994A - 移除高压酸性气体的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

使用物理溶剂从原料气移除酸性气体，其中该物理溶剂通过在用低水平废热加热富溶剂后使用连续闪蒸过程得到再生，该低水平废热优选在酸性气体移除设备中制备或获得。特别优选的废热源包括制冷系统的压缩机排出物和/或CO2的再压缩系统和/或来自原料气的(低水平)热含量。

Description

移除高压酸性气体的装置和方法
本申请要求同时待审的美国临时专利申请(系列号61/102053，于2008年10月2日提交)的优先权。
技术领域
本发明的技术领域是从含烃类的原料气中移除酸性气体，具体地，从高CO2含量的天然和合成高压气体中移除酸性气体，并同时生成CO2用于回注(re-injection)。
发明背景
由于低硫天然气田的日益耗竭，需要由其它来源生成气体以满足当今的能源需求。随着能耗的增加，由高酸性气体天然气田生成气体和经由含碳材料的气化作用生成合成气在经济效益方面越来越吸引人。在世界上的很多地方仍有大量的高酸性气田和煤矿。然而，由于这些来源中含有较高的碳含量，使用这些来源的气体加工设备的CO2释放量经常难以接受的高，并且通常需要捕获和隔离CO2。
高酸性气田中的CO2含量最通常为约10摩尔％～约50摩尔％，这完全不适用于满足管道规格(例如1～2摩尔％CO2和4ppmv H2S)。类似地，气化作用生成的合成气或氢常常具有不能接受的高酸性气体含量，因此需要移除和隔离CO2以最小化温室气体效应。不利的是，隔离CO2需要将其压缩至非常高的压力(例如2000psig或更高)，这是极其耗能的，特别是当在大气压时或接近大气压时通过常规气体处理过程产生CO2时。如此生成和隔离CO2的典型实例记载于美国专利US 7,192,468和WO 2004/052511中，其引用在此作为参考。虽然这样的设备和方法可以相对有效地移除高压原料气中的CO2，但是所产生的CO2是大气压或接近大气压，因此需要大量能量注入形成物(formation)中。类似地，用于将加热后的溶剂加热和闪蒸至约大气压以回收CO2的一些装置(configuration)已知记载于美国专利US3,664,091和3,594,985中，但是此时又生成了低压CO2产物，其需要进行大量再压缩。因此，从不同的角度看，所有的或几乎所有已知的用于移除酸性气体的装置和方法将产生高压加工气体和接近于大气压的CO2流。
在类似的装置和方法中，例如记载于WO 2007/077137中，使用了用于加热后的物理溶剂(physical solvent)的连续闪蒸方法，其中溶剂闪蒸至相对低压(小于200psi)，以及其中使用蒸气加热溶剂。这样的装置至少从一定程度上减小了再压缩CO2用的能量消耗，但是产生加热溶剂用的蒸气所需的能量需求则相对较大。这样的高能量需求同样可见U.S.Pat.No.5,061,465所记载的高温连续闪蒸胺溶剂的方法中。
因此，尽管已知有不同的用于移除不同原料气中的酸性气体的装置和方法，但是所有或几乎所有的装置和方法都具有一个或复数个缺陷。例如，所有或几乎所有的已知方法都倾向于在溶剂的再生过程中需要大量加热，一般需要对重新生成的CO2进行大量压缩，因为该CO2的压力为大气压或接近大气压。因此，仍需要提供用于移除酸性气体的改进的方法和装置。
发明内容
本发明意在提供使用物理溶剂从原料气中移除酸性气体的各种设备装置和方法，其中该溶剂通过利用连续闪蒸阶段和来自不同的、以及最典型地来自至少一种或两种不同来源的低-水平废热而生成。特别优选的废热源包括制冷系统和/或CO2压缩系统的压缩机排出物(discharge)，或来自原料气的(低水平)热含量。另外，根据本发明主题的方法和设备通过水轮机降低富溶剂的压力进一步回收能量。因此，可以避免使用高耗能的设备例如蒸汽蓄热器或汽提容器，以及可以显著减少外部冷却和/或加热的需求。
例如，在本发明主题的一优选方面中提供了一种再生富CO2物理溶剂(CO2-rich physical solvent)的方法，其中该富CO2物理溶剂通过从CO2含量至少为10摩尔％和压力至少为1000psig的气体中吸收CO2而生成，该方法包括使用来自闪蒸-再生的贫溶剂的热量和来自原料气和/或压缩机(例如制冷压缩机或CO2再压缩机)排出物中的热量加热富CO2溶剂的步骤。
最优选地，加热后的富CO2溶剂具有足够允许在300～500psig的压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2以及在50～300psig压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2的温度。从不同的角度看，加热后的富CO2溶剂的温度足够在压力为大气压或接近大气压时将从富CO2溶剂中闪蒸的CO2限制为富CO2溶剂中CO2的5％～20％。因此，应该理解通过使用废热将富CO2溶剂加热至100°F～300°F的温度从而从富CO2溶剂中移除至少80％的CO2，其中加热后的富CO2溶剂在50psig～500psig的压力下优选闪蒸生成至少两个独立的CO2气流。在这些和其他本发明方法和设备中，优选所述闪蒸-再生的贫溶剂的温度为至少60°F，以及更典型的为至少100°F。
另外通常优选的是所述闪蒸-再生的贫溶剂通过将富CO2溶剂闪蒸经过至少两个(以及更典型的为三个或四个)膨胀装置生成，其中一些膨胀装置优选透平膨胀机(expansion turbine)。为了实现贫溶剂中特别小的酸性气体浓度，闪蒸-再生贫溶剂优选通过将富CO2溶剂闪蒸至低于大气压的压力生成。
在本发明主题的另一示例性方面中，从原料气中移除CO2的方法包括在吸收器中使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2以生成经处理的贫CO2气体和富CO2溶剂，以及在复数个换热器中使用从原料气中移除CO2的过程所生成的废热加热富CO2溶剂的另一步骤。本发明方法还另外包括在至少为300psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第一富CO2流以及在至少为100psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第二富CO2流，从而形成经闪蒸的溶剂的步骤，其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％。在又一步骤中，使用富CO2溶剂的部分膨胀所产生的制冷作用冷却经闪蒸的溶剂。更典型的，第一和第二富CO2流含至少90％的CO2。
在这些方法中，通常优选的是废热通过闪蒸溶剂、原料气和压缩机排出物中的至少一种产生，和/或原料气中的CO2的存在浓度为至少10摩尔％，其中在吸收器中在压力为至少1000psi时CO2被吸收。虽然很多气体可以用作原料气，原料气典型优选为合成气或来自高含CO2储量(reservoir)的天然气，其生成CO2含量为至少10摩尔％、更典型的为至少15摩尔％以及最典型的为至少25摩尔％的原料气流。
因此，本发明人也设计了一种酸性气体移除设备，其包括原料气源或者流体连接(fluidly couple)至原料气源，其配置为提供压力至少为1000psi和CO2含量至少为10摩尔％的原料气。在最典型的设备中，吸收器流体连接原料气源以及通过使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2从而生成贫CO2气流和富CO2溶剂。最典型地，安装数个换热器从而使用废热加热富CO2溶剂形成加热后的富CO2溶剂，以及安装数个减压装置和闪蒸罐从而实现连续闪蒸加热后的富CO2溶剂从而(a)使得在至少为300psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第一富CO2流，以及(b)在至少为100psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第二富CO2流。另外特别优选的是，在这样的设备中，第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的70％。
在特别优选的设备中，换热器热耦合(thermal couple)至富CO2原料气、贫溶剂和压缩机排出流中的至少一种(从而允许将富CO2溶剂加热至温度为至少200°F)，并且来源是天然气井或合成气生产设备。当要将CO2(回)注入形成物中时，通常优选包括压缩机(例如原料气、再循环气或制冷压缩机)。另外，通常优选的是，透平膨胀机流体连接吸收器和换热器的上游区以回收能量和/或产生制冷效果。
通过详细描述本发明的优选实施方案将更清楚地可见本发明的不同目的、特征、方面和优势。
附图说明
图1是根据本发明主题从天然气移除酸性气体的示例图。
图2是根据本发明主题从合成气移除酸性气体的示例图。
发明详述
发明人发现，可以将CO2吸收在物理溶剂中从具有相对高压和高CO2含量的原料气中移除酸性气体从而形成富溶剂，然后加热该富溶剂并在复数个阶段中闪蒸至低压，从而生成高压CO2产物流和贫溶剂。可以进一步闪蒸贫溶剂至低于大气压的压力从而生成超-贫溶剂。
更具体地，优选的是，本发明再生富CO2物理溶剂的方法包括：在复数个步骤中将富溶剂加热并降压至大气压或亚大气压，其中实施加热的温度有效地允许在大于100psig的压力条件下从溶剂中移除大于50％的CO2，从而产生如下CO2产物：该CO2产物在回注入形成物中或被隔离时需要显著更少的压缩。因此，在另外优选的方法中，该富CO2物理溶剂在复数个换热器中使用低等级热进行加热，并降压至高于大气压的压力(其典型地获得含烃再循环流)。然后在至少为100psig的压力条件下从部分降压了的加热后的富溶剂中分离出第一富CO2流，对该部分降压的加热后的富溶剂进一步降压从而再生贫物理溶剂并产生至少第二富CO2流。
因此，发明人特别提出了再生富CO2物理溶剂(其典型地通过从高CO2含量至少为10摩尔％和压力至少为1000psig的气体中吸收CO2形成)的方法，其中使用来自闪蒸-再生贫溶剂中的热量和由原料气和/或压缩机排出物(例如制冷压缩机排出物、再压缩机排出物等)回收的热量加热该富CO2溶剂。因此，特别构思的方法包括使用贫物理溶剂在吸收器中吸收CO2以生成经处理的贫CO2气体和富CO2溶剂。然后在大量换热器中使用废热加热富CO2溶剂，其中该废热最优选在从原料气中移除CO2的过程中产生，以及第一和第二富CO2流在分别为至少300psig和至少100psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离出来，其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量中的至少70％。然后闪蒸后的溶剂使用通过富CO2溶剂的部分膨胀所产生的制冷作用进行冷却。
例如，根据本发明主题的一优选设备配置(例如用于从天然气中移除酸性气体)示出在图1中，其中原料气流1的典型组成为14摩尔％CO2、84摩尔％C1、2摩尔％C2、0.1摩尔％C3和30ppmv H2S，该原料气流1通过使用交换器51的吸收器顶部流4中的制冷内含物(content)在约100°F和约1000psig的条件下冷却至约5°F。在本文中，术语“大约”和数值一起使用时表示该数值+/-10％的范围(包括该数值)。吸收器顶部流6作为经处理的气体离开设备(通常进入管道)。冷却后的原料气流2通过吸收器52中的贫溶剂流3逆流冲洗形成富CO2负载溶剂流5。最典型地，吸收器包含接触设备(包括垫料(packing)或塔板(tray))，或其他的吸收CO2的合适介质。
约10°F的富溶剂流5然后经由第一水轮机54减压至约500psig。减压流7在交换器55中通过贫溶剂流9加热至约100°F从而形成流10，流10通过制冷压缩机排出物29在换热器69中进一步加热形成约200°F的流11，之后闪蒸至分离器57。闪蒸分离器产生经闪蒸的蒸汽流12和经闪蒸的液流14。蒸汽流12通过压缩机56压缩至约1000psig形成流13，流13通过交换器73中的冷却水流91冷却从而形成流34，其再循环回吸收器中。经闪蒸的液流14在第二水轮机58中减压(letdown)至约300psig形成流15。
应该认识到在这样的装置中，水轮机作为高能效设备运行，因为其在工作时通过膨胀和闪蒸酸性气体含量产生制冷冷却作用(例如驱使溶剂在泵中循环或生成电能)。富溶剂15闪蒸至在约300psig运行的分离器59中生成经闪蒸的蒸气流16和经闪蒸的液流17。应该理解，虽然300psig的运行压力高，但是来自原料气的约40％CO2从分离器59中生成。流16和CO2压缩机级间流79混合形成流80，其通过CO2压缩机76进一步压缩至约2000psig形成流81用于CO2回注。经闪蒸的溶剂流17经由JT阀60排出形成流18至在约70～150psig运行的第三分离器61。经闪蒸的蒸气流19和CO2压缩机排出流77混合形成流78，之后通过CO2压缩机75进行压缩。
经闪蒸的溶剂流20经由JT阀62排出形成流21至在约大气压下操作的第四分离器63。经闪蒸的蒸气流22与来自真空泵82的CO2流83混合，之后通过CO2压缩机74压缩至约70～150psig，形成流77。大气闪蒸的溶剂流23经由JT阀64排出形成流24至在2psia～13psia的真空压力下运行的第五阶段闪蒸槽65，其生成经闪蒸的蒸气流25和经闪蒸的液流26。经闪蒸的蒸气通过真空泵82压缩至大气压形成流83，其与大气压闪蒸混合，之后通过CO2压缩系统进一步压缩。几乎完全再生的贫溶剂流26通过泵66抽至约1000psig形成流9，其在交换器55中与流7热交换至20°F形成流8，其通过丙烷冷却器53中的丙烷进一步冷却至0～-40°F，形成冷却后的溶剂流3，之后回到吸收器中。
低压丙烷制冷的蒸气流27通过至少两个阶段制冷压缩机67和68经由流28进行压缩。压缩机排出流29，通常为约150～300°F，用于向交换器69中的富溶剂流10提供加热。冷却后的丙烷流30在交换器70中通过冷却水流90(或空气冷却器)进行冷却，形成液体丙烷流31。丙烷冷却剂存放在约100°F的缓冲罐(surge drum)71中，其然后经由流32在JT阀72中降压至约0～10psig形成冷却剂流33，这满足交换器53中的冷却要求。
根据本发明主题的另一示例性设备装置(例如移除合成气中的酸性气体)示出在图2中，其中对原料气流1进行加工，该原料气流1的典型组成为40mol％CO2、56mol％H2、5mol％CO和10ppmv H2S，以及为水饱和的。典型地，流1的温度为约250～300°F和压力为约1000psig。合成气原料气常含有多至40％水蒸气，其在大多数情况中通过对酸性气体移除元件的上游区进行冷却而移除，通常通过使用冷却水实现。然而，在优选的方法中，使用富溶剂满足冷却要求，从而减小或甚至免去对冷却水的需求。约100°F的富溶剂流8用于将合成气冷却至约150°F形成经冷却后的气流2。从另一方面看，有利地利用来自原料合成气的废热加热富溶剂用于溶剂再生，从而免去对任何外部加热的需求。
如有需要，原料气流2在交换器52中使用冷却水流90进一步冷却，形成进一步经冷却的气流3，将其送入吸收器中。冷凝水流93并从系统中移除。经冷却的原料气在吸收器53中通过贫溶剂流6进行逆流冲洗，生成CO2负载溶剂流5和经处理的贫酸性气体的气体流4。吸收器包含接触设备(其包括垫料或塔板)，以及其他用于吸收CO2的合适介质。富溶剂流5，通常为10°F，经由第一水轮机54减压至约300～500psig。所得的两相流(two phasestream)7在交换器56中通过贫溶剂流9加热至约100～150°F形成流8，其在换热器51中通过来自原料气的热含量进一步加热至约200～250°F形成流94。任选地，流94在换热器64中通过CO2压缩机排出流20进一步加热形成流10，其在交换器62中通过CO2压缩机排出流17进一步加热。两相流11在分离器57中闪蒸至约300～500psig生成经闪蒸的蒸气流12和经闪蒸的液流13。蒸气流12通过压缩机63压缩至约2000psig形成流20，其通过物理溶剂流94进一步冷却用于CO2回注。经闪蒸的液流13在第二分离器中经由JT阀58减压至约100～200psig形成流14从而生成经闪蒸的蒸气15和经闪蒸的贫溶剂16。再次应该认识到在这样的装置中，水轮机作为高能效设备运行，因为水轮机通过酸性气体含量的膨胀和闪蒸而产生制冷冷却作用，同时提供轴功运行时(例如驱使溶剂在泵中循环或产生电能)。
经闪蒸的蒸气流15通过CO2压缩机61进行压缩，并通过在交换器62中加热富溶剂流10回收压缩热量形成流18，其混合经闪蒸的蒸气流12形成流19，之后引入CO2压缩机63中生成流21用于注入。如此再生的贫溶剂流16通过泵60抽至约1000psig形成流9，其在交换器56中和流7热交换至20～50°F形成流10，其在冷却器55中通过丙烷流91进一步冷却形成经冷却的溶剂流6，之后回到吸收器中。
应该理解的是，在本发明的装置和方法的其他优势中，该方法使用了接近环境温度的物理溶剂作为压缩系统和原料气流的冷却剂，减少了设备的冷却水的消耗。另外，应该理解的是，贫溶剂中的残余酸性气体通过应用低水平废热并结合减压闪蒸再生(letdown flash regeneration)减少至非常低的水平。例如，在本发明主题的特别优选方面中，富溶剂通过使用原料气冷却器、贫/富溶剂交换器以及使用来自制冷压缩机和/或CO2压缩机排出物的废热的换热器进行再生。大于80％的CO2通过使用废热加热溶剂至100°F～300°F进行再生，生成压力为50psig～500psig的高压CO2气流，最小化在大气压或接近大气压时产生CO2。从另一角度看，只有10％～20％CO2在大气压或接近大气压(小于30psi)时产生，这显著地减低了压缩成本。关于高压CO2流，通常在约300～500psig的压力条件下生成约20～40％的CO2，在约50～300psig的压力条件下生成约20～40％(其可以引入CO2压缩机或甚至不同的压缩机的不同阶段中)。在另外的优选方面，本发明的设备包括再循环气体压缩机，其再循环至少一部分闪蒸蒸气至吸收器用于再吸收有价值的产物气体，维持产物气体损失为小于5％、最优选小于1％，以及维持CO2流为90摩尔％、最优选为95摩尔％或更高的浓度。
在特别优选的方面中，溶剂闪蒸至亚大气压从而生成超贫溶剂，其包含小于100ppm的H2S(最典型的是小于10ppm)以及小于0.5摩尔％的CO2(最典型的为小于0.1摩尔％)，这满足了将经处理的气体引入管道中时的要求，因为目前的管道气体规格要求为小于等于1摩尔％CO2和小于等于4ppmvH2S。因此，合适的原料气将也包含含量为至少100ppm的H2S，更典型的是至少200ppm，以及最典型的为至少500ppm。另外，应该注意到，原料气优选为至少部分脱水的，以及所有已知的脱水剂被认为适用于本文中的用途(例如乙二醇接触器、分子筛等)。
关于合适的原料气，应该理解的是，这些气体的压力变化较大，以及气体的性质至少部分决定压力。例如，当原料气是天然气或合成气时，合适的压力范围通常为大气压至几千psig。然而，特别优选的是原料气的压力为至少约400psig，更典型的为至少约1000psig，甚至更典型的为至少约1500psig。类似地，溶剂的性质变化较大，以及所有的物理溶剂和其混合物被认为适用于本文中的用途。本领域中存在大量的物理溶剂，以及示例性优选的物理溶剂包括FLUOR溶剂TM(碳酸丙烯)、NMP(N-甲基吡咯烷酮)、SELEXOLTM(聚乙二醇的二甲醚)和TBP(磷酸三丁酯)和/或不同聚乙二醇二烷基醚。可选地，可以使用其他溶剂，包括增强的(enhanced)叔胺(例如哌嗪)或具有类似的作为物理溶剂的性质的其他溶剂或溶剂混合物。
可以使用多种设备闪蒸富溶剂，以及通常预期所有的减压装置适用于本文中的用途。然而，关于减压量，通常优选的是富溶剂(在工作和/或冷却后)减压至可以足够释放至少70％(更典型的为至少90％，以及最典型的为至少95％)的溶解CO2的压力。如此生成的二氧化碳然后在一个或复数个分离器(通常包括一个在大气压和亚大气压下运行的分离器)中从贫溶剂中分离出来。应该特别理解的是，如此生成的CO2流的CO2含量大于90％，更典型为至少95％。因此，如此形成的二氧化碳流特别适用于提高石油采收率。
因此，发明人也提供了一种酸性气体移除设备，其包括或连接至原料气源(其中原料气优选压力为至少1000psi以及CO2含量为至少10摩尔％)。吸收器流体连接原料气源以及允许通过使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2从而生成贫气流和富CO2溶剂，以及配置复数个换热器以使用废热加热富CO2溶剂从而形成加热后的富CO2溶剂。在预期设备中安装复数个减压装置和闪蒸罐以允许连续闪蒸加热后的富CO2溶剂从而第一富CO2流在压力为至少300psig时从加热后的富CO2溶剂中形成，以及第二富CO2流在压力为至少100psig时从加热后的富CO2溶剂中形成，其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％。
因此应该认识到，与在高CO2分压下使用胺或其他的物理溶剂或膜移除CO2的常规方法相比，根据本发明主题的装置将显著减少总能量消耗和资本成本。另外，预期配置和方法典型地不需要外部热源或制冷，以及如有需要，热源通过原料气或来自制冷和/或CO2压缩系统的压缩热进行提供，其进一步减少能量消耗和对环境的影响。另外，提高石油采收率的项目会常面临原料气中二氧化碳浓度增加的问题，通常从10％至高达60％。本发明的装置和方法可以基本相同的溶剂循环率有利地适应这些变化。
本发明方法和装置的另一优势是它们的简单性，这就需要更少的装置外支持(supporting offsite)和公用事业系统(utility system)，例如蒸汽锅炉或燃料气体加热设备。例如，本发明的操作高CO2原料气的装置可以使用来自物理溶剂的废制冷用于过程冷却，最小化冷却水的消耗。唯一的公用事业要求是电能，以及用环境空气进行额外冷却(如有必要)，极大减少环境压力。
另外，应该理解的是，将天然气设备与真空再生和废热利用一起工作可以产生具有CO2和H2S含量非常低的贫溶剂。例如，在特别优选的装置中，含硫化氢的贫物理溶剂(lean hydrogen sulfide containing physical solvent)包含至少100ppm硫化氢，以及通过真空闪蒸从含硫化氢的贫物理溶剂中生成含小于100ppm硫化氢的超贫溶剂，更典型的超贫溶剂含小于10ppm的硫化氢。其他方面、构思和备选装置在我们的同时待审的美国专利申请(US2005/0172807和US2005/0000360)(两者皆使用降压富溶剂进行冷却)中进行了讨论，并且还涉及我们的美国专利US 7,192,468，它们引用在此作为参考。
因此，已公开了用于改进酸性气体移除的装置和方法的具体实施方案和应用。然而，对于本领域内的技术人员而言显然的是，除了已经描述的内容以外可以进行很多其他的改变，而不偏离本发明的范围。本发明主题因此只要符合所附的权利要求的精神则不受限制。另外，在理解说明书和权利要求时，所有的术语应当以和前后文一致的最可能宽的方式进行理解。具体地，术语“包括”和“包含”应该以非排他性的方式理解为涉及元件、成分或步骤，表明所涉及的元件、成分或步骤可能存在或使用，或与未指明的元件、成分或步骤组合。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.从富CO2物理溶剂再生贫CO2物理溶剂的方法，其中该富CO2物理溶剂在CO2吸收器中通过从CO2含量至少为10摩尔％和压力至少为1000psig的气体中吸收CO2而形成，该方法包括使用来自闪蒸-再生的贫溶剂的热量和从原料气和压缩机排出物中至少一种回收的热量加热富CO2溶剂的步骤，其中对加热后的富CO2溶剂进行闪蒸从而形成贫CO2物理溶剂。
2.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有足够允许在300～500psig压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2以及在50～300psig压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2的温度。
3.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有的温度足够在大气压或接近大气压的压力条件下将从富CO2溶剂中闪蒸的CO2限制为富CO2溶剂中5％～20％的CO2。
4.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有足够允许在300～500psig压力条件下从富CO2溶剂中闪蒸20％～40％CO2的温度。
5.权利要求1的方法，其中通过使用废热将富CO2溶剂加热至100°F～300°F的温度从而将至少80％的CO2从富CO2溶剂中移除，以及其中加热后的富CO2溶剂在50psig～500psig的压力条件下闪蒸生成至少两个独立的CO2气流。
6.权利要求1的方法，其中所述闪蒸-再生的贫溶剂的温度为至少60°F。
7.权利要求1的方法，其中所述闪蒸-再生的贫溶剂通过经过至少两个膨胀装置闪蒸富CO2溶剂生成。
8.权利要求7的方法，其中所述闪蒸-再生贫溶剂通过在低于大气压的压力条件下闪蒸富CO2溶剂生成。
9.权利要求1的方法，其中所述压缩机排出物是制冷压缩机排出物或CO2压缩机排出物。
10.从原料气移除CO2的方法，其包括：
在CO2吸收器中使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2以生成经处理的贫CO2气体和富CO2溶剂；
在复数个换热器中使用在从原料气移除CO2的过程中产生的废热加热所述富CO2溶剂；
在至少为300psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第一富CO2流，以及在至少为100psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第二富CO2流以形成经闪蒸的溶剂，其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％；以及
使用富CO2溶剂的部分膨胀所产生的制冷作用冷却经闪蒸的溶剂。
11.权利要求10的方法，其中所述废热通过闪蒸溶液、原料气和压缩机排出物中的至少一种产生。
12.权利要求10的方法，其中所述原料气中CO2的存在浓度为至少10摩尔％，以及其中CO2被吸收在压力至少为1000psi的吸收器中。
13.权利要求10的方法，其中所述原料气是合成气。
14.权利要求10的方法，其中所述第一和第二富CO2流含至少90％的CO2。
15.酸性气体移除设备，其包含：
原料气源，其配置为提供压力至少为1000psi和CO2含量至少为10摩尔％的原料气；
CO2吸收器，其流体连接至原料气源，并配置为允许使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2，从而生成贫气流和富CO2溶剂；
复数个换热器，其配置为使用废热加热富CO2溶剂从而形成加热后的富CO2溶剂；
复数个减压装置和闪蒸罐，其设置为允许连续闪蒸加热后的富CO2溶剂，从而在至少300psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第一富CO2流，以及在至少为100psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第二富CO2流；
其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％。
16.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述复数个换热器热耦合至富CO2原料气、贫溶剂和压缩机排出流中的至少一种。
17.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述来源是天然气井或合成气生产设备。
18.权利要求15的酸性气体移除设备，其另外包含压缩机，其配置为将第一和第二富CO2流压缩至适用于注入形成物的压力。
19.权利要求15的酸性气体移除设备，其另外包含透平膨胀机，其流体连接至吸收器和复数个换热器的上游。
20.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述复数个换热器允许将富CO2溶剂加热至至少200°F的温度。

Claims (20)

1.再生富CO2物理溶剂的方法，其中该富CO2物理溶剂通过从CO2含量至少为10摩尔％和压力至少为1000psig的气体中吸收CO2而形成，该方法包括使用来自闪蒸-再生的贫溶剂的热量和从原料气和压缩机排出物中至少一种回收的热量加热富CO2溶剂的步骤。
2.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有足够允许在300～500psig压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2以及在50～300psig压力条件下闪蒸富CO2溶剂中20％～40％CO2的温度。
3.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有的温度足够在大气压或接近大气压的压力条件下将从富CO2溶剂中闪蒸的CO2限制为富CO2溶剂中5％～20％的CO2。
4.权利要求1的方法，其中所述加热后的富CO2溶剂具有足够允许在300～500psig压力条件下从富CO2溶剂中闪蒸20％～40％CO2的温度。
5.权利要求1的方法，其中通过使用废热将富CO2溶剂加热至100°F～300°F的温度从而将至少80％的CO2从富CO2溶剂中移除，以及其中加热后的富CO2溶剂在50psig～500psig的压力条件下闪蒸生成至少两个独立的CO2气流。
6.权利要求1的方法，其中所述闪蒸-再生的贫溶剂的温度为至少60°F。
7.权利要求1的方法，其中所述闪蒸-再生的贫溶剂通过经过至少两个膨胀装置闪蒸富CO2溶剂生成。
8.权利要求7的方法，其中所述闪蒸-再生贫溶剂通过在低于大气压的压力条件下闪蒸富CO2溶剂生成。
9.权利要求1的方法，其中所述压缩机排出物是制冷压缩机排出物或CO2压缩机排出物。
10.从原料气移除CO2的方法，其包括：
在吸收器中使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2以生成经处理的贫CO2气体和富CO2溶剂；
在复数个换热器中使用在从原料气移除CO2的过程中产生的废热加热所述富CO2溶剂；
在至少为300psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第一富CO2流，以及在至少为100psig的压力条件下从加热后的富CO2溶剂中分离第二富CO2流以形成经闪蒸的溶剂，其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％；以及
使用富CO2溶剂的部分膨胀所产生的制冷作用冷却经闪蒸的溶剂。
11.权利要求10的方法，其中所述废热通过闪蒸溶液、原料气和压缩机排出物中的至少一种产生。
12.权利要求10的方法，其中所述原料气中CO2的存在浓度为至少10摩尔％，以及其中CO2被吸收在压力至少为1000psi的吸收器中。
13.权利要求10的方法，其中所述原料气是合成气。
14.权利要求10的方法，其中所述第一和第二富CO2流含至少90％的CO2。
15.酸性气体移除设备，其包含：
原料气源，其配置为提供压力至少为1000psi和CO2含量至少为10摩尔％的原料气；
吸收器，其流体连接至原料气源，并配置为允许使用贫物理溶剂从原料气中吸收CO2，从而生成贫气流和富CO2溶剂；
复数个换热器，其配置为使用废热加热富CO2溶剂从而形成加热后的富CO2溶剂；
复数个减压装置和闪蒸罐，其设置为允许连续闪蒸加热后的富CO2溶剂，从而在至少300psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第一富CO2流，以及在至少为100psig的压力条件下由加热后的富CO2溶剂形成第二富CO2流；
其中第一和第二富CO2流包含富CO2溶剂中总CO2量的至少70％。
16.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述复数个换热器热耦合至富CO2原料气、贫溶剂和压缩机排出流中的至少一种。
17.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述来源是天然气井或合成气生产设备。
18.权利要求15的酸性气体移除设备，其另外包含压缩机，其配置为将第一和第二富CO2流压缩至适用于注入形成物的压力。
19.权利要求15的酸性气体移除设备，其另外包含透平膨胀机，其流体连接至吸收器和复数个换热器的上游。
20.权利要求15的酸性气体移除设备，其中所述复数个换热器允许将富CO2溶剂加热至至少200°F的温度。
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