EA021850B1 - Устройство и способ выделения сероводорода из потока природного газа - Google Patents

Abstract

Устройство очистки для очистки исходного газа, содержащего углеводороды и сероводород, имеющего первую концентрацию сероводорода, включает первую часть для получения потока первого переработанного исходного газа, вторую часть для получения второго потока второго переработанного исходного газа из потока первого переработанного исходного газа, используя сепарационный процесс для выделения HS. Вторая часть содержит циклонный сепаратор (40) с первым входом (42) и вторым входом (44, 47, 144) и который устанавливают для приема на первом входе потока первого переработанного исходного газа, приема на конечной стороне второго входа потока дополнительного компонента, дополнительного компонента, являющегося растворителем для сероводорода; распыления из второго входа потока дополнительного компонента в поток первого переработанного исходного газа, чтобы таким образом сформировать смесь распыленной добавки и первого переработанного исходного газа, и создания на первом выходе (7) первого потока второго переработанного исходного газа и на втором выходе (46) второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости, второго переработанного исходного газа, имеющего вторую концентрацию сероводорода, вторую концентрацию, являющуюся относительно более низкой, чем концентрация потока первого переработанного исходного газа, принимаемого на первом входе.

Description

Изобретение относится к устройству выделения сероводорода из газового потока. Изобретение также относится к способу выделения сероводорода из газового потока. Более того, изобретение относится к циклонному сепаратору.

Предшествующий уровень техники

Природный газ, который получен из газового или нефтяного месторождения, содержит метан, который обычно является смешанным с дополнительными компонентами, такими как более тяжелые углеводороды (например, этан, пропан, бутан и пентан) и другими, такими как диоксид углерода, азот, гелий, ртуть и сероводород (Н₂8).

В неочищенном природном газе из многих месторождений количество сероводорода, который является вредным для живых существ, может быть относительно высоким. Обычно могут наблюдаться количества от примерно 30 мол.% сероводорода.

Для многих областей применения желательно сокращать количество сероводорода до относительно низких уровней, например до уровня нескольких ррт (частей на миллион).

В предшествующем уровне техники были раскрыты способы, которые преследуют цель - сократить уровень сероводорода природного газа. Такие способы часто основываются на хорошо известном процессе аминовой абсорбции и последующем процессе Клауса, в которых из сероводорода выделяют элементарную серу. Выделение серы процессом Клауса описывается суммарной реакцией:

Процессы аминовой абсорбции в их исходной форме позволяют выделять сероводород вплоть до остаточного уровня примерно 10 ррт сероводорода в природном газе. Кроме того, обогащенный сероводородом остаточный газ, выделяемый с десорбции жидкости аминовой абсорбции, обрабатывают процессом Клауса, где серу выделяют в ее твердом состоянии и часто хранят на полигонах и отвалах. С точки зрения окружающей среды такое открытое хранение нежелательно.

Из И8 6375797 известен процесс, который уменьшает уровень сероводорода посредством фракционного процесса низкотемпературного удаления Н₂8. Эта так называемая 8РКЕХ схема является работающей фракционной колонной, снабжаемой предварительно охлажденным газом при температуре подачи 25-30°С. Газ с верха колонны, содержащий преимущественно метан и Н₂8, охлаждают до примерно -30°С охлаждающим устройством. Жидкость, сконденсированную в охлаждающем устройстве, которая преимущественно состоит из Н₂8, подают назад на верхнюю тарелку колонны в качестве флегмы. Эта Н₂8-флегма растворяет большую часть воды, входящей в колонну. При использовании этой Н₂8-флегмы в качестве влагопоглотителя можно избежать гидратов, даже когда температура жидкости на верху колонны находится при -5°С при давлении ~80 бар. Поток Н₂8-обогащенной жидкости, покидающий кубовую часть колонны, после этого закачивают в газовый резервуар, избегая, таким образом, дорогостоящих, крупномасштабных башень аминовой абсорбции и реакторов процесса Клауса, а также и избегая эксплуатационных затрат, связанных с размещением огромных количеств элементарной серы.

Процесс 8РКЕХ, раскрываемый в И8 6735979, конструируют как устройство выделения основной части Н28, следовательно, последующая обработка аминовыми абсорберами остается необходимой. Скорость выделения Н28 равна примерно 60-70%, оставляя все еще значительные количества Н28 в потоке полученного газа. (10-25 мол.%). Дальнейшее увеличение выделения Н₂8 будет требовать более низкой температуры верха колонны, следовательно, более крупных охлаждающих устройств. К сожалению, дополнительное снижение затрат более маленькими аминовыми установками и установками Клауса не возмещает дополнительных издержек этих все более увеличивающихся охлаждающих устройств.

Целью является увеличение выделения Н₂8 и снижение уровня Н₂8, потока полученного газа до более низких уровней. Данная цель достигается посредством устройства очистки согласно настоящему изобретению.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ очистки исходного газа, содержащего углеводороды и сероводород, имеющего первую концентрацию сероводорода, включающий получение потока первого переработанного исходного газа и получение второго потока второго переработанного исходного газа из потока первого переработанного исходного газа, используя сепарационный процесс для выделения Н28 посредством циклонного сепаратора, где циклонный сепаратор содержит первый вход, второй вход и обеспечивает прием на первом входе первого переработанного исходного газа, прием на отдаленном конце второго входа потока дополнительного компонента, дополнительного компонента, являющегося растворителем для сероводорода, распыление из второго входа потока дополнительного компонента в поток первого переработанного исходного газа, чтобы таким образом формировать смесь распыленной добавки и первого переработанного исходного газа, и создание на первом выходе первого потока второго переработанного исходного газа и на втором выходе второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости, второго переработанного исходного газа, имеющего вторую концентрацию сероводорода, вторую концентрацию, являю- 1 021850 щуюся относительно более низкой, чем концентрация сероводорода первого переработанного исходного газа, принимаемого на первом входе.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором дополнительный компонент является неводной жидкостью, которая содержит в качестве составляющей части одну или более следующих химических групп, т.е. спирт (например, метанол, этанол), двухатомный спирт (этиленгликоль, диметиловый эфир полиэтиленгликоля), ионную жидкость, диполярный апротонный растворитель (например, сульфолан).

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором получение потока первого переработанного исходного газа включает выделение сероводорода из исходного газа посредством стадии выделения основной части Η₂δ.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором циклонный сепаратор содержит в корпусе завихряющее входное устройство, содержащее грушевидное центральное тело, которое размещается внутри корпуса коаксиально центральной оси сепаратора; область пространства, располагающаяся между центральным телом и корпусом для канала кольцевого течения, и в котором второй вход располагается на периферии от центрального тела, чтобы таким образом вводить дополнительный компонент в канал кольцевого течения.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, включающий генерацию распыления дополнительного компонента в канал кольцевого течения посредством второго входа, устанавливаемого по меньшей мере с одной форсункой.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на стенке корпуса на периферии от центрального тела для введения дополнительного компонента в поток газа в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на периферийной стене центрального тела для введения дополнительного компонента в поток газа в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором циклонный сепаратор далее содержит трубчатую суженную часть ниже по потоку от центрального тела и по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на стороне выхода центрального тела, направленной в сторону трубчатой суженной части, в котором положение и направление второго входа в значительной степени совпадает с центральной осью.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором дополнительный компонент содержит в качестве составляющей части по меньшей мере один из сульфолана и ионной жидкости.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, в котором ионная жидкость содержит, по меньшей мере, один из 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, включающий создание распыления с плотностью частиц по меньшей мере около 10⁸/м³ посредством второго входа.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, включающий создание вторым входом распыления частиц с размером, выбираемым из одного из диапазона от примерно 50 мкм до примерно 0,2 мкм и диапазона от примерно 20 мкм до примерно 1 мкм.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, включающий:

прием жидкостным сепаратором, содержащим вход потока, первый, второй и третий жидкостные выходы, на входе потока второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости;

разделение второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости на первый, второй и третий компоненты, первый компонент, являющийся вторым переработанным исходным газом, второй компонент, являющийся первым жидким сероводородом, и третий компонент, являющийся смесью жидкого сероводорода, смешанного с дополнительным компонентом;

выведение на первом выходе второго переработанного исходного газа в выходную часть; выведение на втором выходе первых жидких сероводородных компонентов в дренажную часть и выведение на третьем выходе смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента. Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, далее включающий прием следующим жидкостным сепаратором смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента из второго жидкостного сепаратора и отделение посредством следующего жидкостного сепаратора дополнительного компонента от жидкого сероводорода, следующего жидкостного сепаратора, включающего вход для приема смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента, первый выход для выведения потока газообразных сероводородных компонентов и второй выход для выведения дополнительного компонента, второй выход, присоединяемый ко второму входу циклонного сепаратора.

- 2 021850

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, далее включающий в окислительной установке, окислительной установке, имеющей вход, присоединяемый к первому выходу следующего жидкостного сепаратора и имеющей выход, присоединяемый к дренажной части: прием потока газообразных сероводородных компонентов, окисление газообразных сероводородных компонентов в смесь, содержащую серу и воду, и выведение смеси, содержащей серу и воду на выходе.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, включающий стадию выделения основной части Н₂§:

прием потока исходного газа и выделение в первом сепарационном процесса сероводорода из исходного газа для получения потока первого переработанного исходного газа и в котором стадия выделения основной части Н₂§ включает циклонный сепаратор стадии выделения основной части и фракционную колонну; выход циклонного сепаратора стадии выделения основной части, присоединяемый к промежуточному входу фракционной колонны, и в котором выделение Н₂§ осуществляют посредством первой подстадии для отделения первых Н₂§содержащих конденсирующихся паров от части первого потока исходного газа посредством циклонного сепаратора этапа выделения основной части и второй подстадии использования первых Н₂§-содержащих конденсирующихся паров в качестве водоабсорбирующей жидкости части второго потока исходного газа в фракционной колонне, для получения первого переработанного исходного газа.

Согласно частному воплощению изобретения обеспечивается способ, как вышеописанный, далее включающий подачу потока второго переработанного газа на стадию конечной обработки, включающую адсорбционную башню, использующую в качестве абсорбента неводный растворитель, содержащий по меньшей мере один из 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления теперь будут описываться только путем примеров со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, в которых соответствующие ссылочные символы обозначают соответствующие части и в которых фиг. 1 отражает технологическую схему в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 схематично отражает первый вариант осуществления устройства очистки согласно настоящему изобретению;

фиг. 3 схематично отражает продольное сечение циклонного сепаратора, как используемого в системе настоящего изобретения;

фиг. 4 отражает продольное сечение альтернативного варианта исполнения циклонного сепаратора; фиг. 5 отражает продольное сечение альтернативного варианта исполнения циклонного сепаратора.

Подробное описание

Фиг. 1 отражает схему устройства очистки и способа в соответствии с вариантом осуществления.

Устройство очистки 100 содержит:

первую часть А для первого сепарационного процесса для выделения основной части Н₂§ из неочищенного природного газа, вторую часть В для второго сепарационного процесса дальнейшего выделения Н₂§ посредством циклонного сепарационного процесса, входную часть С для приема исходного газа (неочищенного природного газа), дренажную часть Ό для выведения Н₂§ и серосодержащих жидкостей.

На входной части С исходный газ РС принимают из газового или нефтяного месторождения и термически предварительно обрабатывают, как описано ниже. От входной части С исходный газ РС вводят в первую часть А для выделения Н₂§.

Первая часть А для выделения основной части Н₂§ производит поток первого переработанного исходного газа РС1 в результате первой и второй подстадий. Пример варианта осуществления первой части А описывается со ссылкой на фиг. 2. Поток первого переработанного исходного газа РС1 вводят во вторую часть В для дальнейшего выделения Н₂§, которое осуществляют вторым сепарационным процессом.

И первая часть А, и вторая часть В устройства очистки производят побочные продукты соответствующего жидкого Н₂§ и серосодержащих компонентов Ь§1, Ь§2, Ь§3 в результате очистки исходного газа. И из первой части А, и из второй части В Н₂§-содержащие жидкости и/или серосодержащие жидкости перемещают в дренажную часть Ό для выведения Н₂§- и серосодержащих жидкостей. Обычно дренажную часть Ό устанавливают для введения Н₂§- и серосодержащих жидкостей в подземные резервуары.

Отмечается, что из второй части В поток второго переработанного исходного газа РС2 может далее очищаться посредством процесса конечной очистки для дальнейшего выделения Н₂§, которое схематично отражается стадией конечной обработки Е. Конечная обработка Е может включать хорошо известный процесс аминовой абсорбции и последовательный процесс Клауса, как упоминалось выше в разделе существующий уровень техники. Со стадии конечной обработки Е может быть получен очищенный товарный газ РРС, содержащий Н₂§ на ррт-уровне.

В варианте осуществления конечный абсорбционный процесс этапа конечной обработки Е основы- 3 021850 вается на применении ионной жидкости вместо обычных водных аминовых растворов. При использовании ионной жидкости - например, группы 1-алкил-3-метилимидазолий гексафторфосфата, может использоваться неводный растворитель, такой как этанол или ацетон.

Кроме того, отмечается, что тепловая энергия потоков первого и второго переработанных исходных газов может использоваться для предварительного охлаждения исходного газа РС на входной части С, которая не показана здесь.

Ниже различные участки А, В, С, Ό устройства очистки 100 описываются более подробно.

Фиг. 2 схематично изображает первый вариант осуществления устройства очистки 100 согласно настоящему изобретению.

В этом варианте осуществления первый участок А для выделения основной части Н₂§ изображается посредством сепарационного процесса, основанного на двух подстадиях: т.е. первой подстадии первой циклонной сепарации жидкости, содержащей Н₂§, от неочищенного природного газа, и второй подстадии использования жидкости, содержащей Н₂§, в качестве водоабсорбирующей жидкости для абсорбции воды из газового потока.

На входной части С исходный газ РС вводят на входе исходного газа С1 в систему очистки. Обычно исходный газ, вводимый при С1, имеет давление примерно 100 бар, имеет температуру примерно 40°С и содержит около 30% Н₂§.

Вход исходного газа С1 присоединяют к входу первой установки предварительного охлаждения 10. Первую установку предварительного охлаждения 10 устанавливают для охлаждения исходного газа посредством теплообмена с первым потоком второго переработанного исходного газа РС2 (в качестве переработанного во второй части В), который протекает через трубопровод товарного газа 491.

Выход первой установки предварительного охлаждения 10 присоединяют к сепаратору основной части 12, который устанавливают для приема предварительно охлажденного исходного газа из первой установки предварительного охлаждения и для отделения жидкостей от предварительно охлажденного исходного газа. Сепаратор основной части 12 содержит выход 12а для воды и высококипящих углеводородов (т.е. с относительно высокой температурой кипения) и второй выход 12Ь для исходного газа. Второй выход 12Ь сепаратора основной части 12 присоединяют к второй установке предварительного охлаждения 14, которую устанавливают для охлаждения исходного газа посредством теплообмена со вторым потоком второго переработанного исходного газа РС2, который протекает через трубопровод второго товарного газа 492.

Исходный газ РС, покидающий сепаратор основной части 12, обычно находится при давлении 100 бар и имеет температуру примерно 30°С.

Выход исходного газа второй установки предварительного охлаждения 14 присоединяют посредством входного холодильника 15 к входному сепаратору 16. Исходный газ РС по мере охлаждения второй установкой предварительного охлаждения далее охлаждается посредством входного холодильника 15, и входит во входной сепаратор 16.

Входной сепаратор 16 устанавливают для отделения жидкого Н₂§, по мере ожижения посредством стадии второй установки предварительного охлаждения 14 и входного холодильника 15, от оставшегося исходного газа.

Первый выход 16а входного сепаратора 16 устанавливают для дренирования жидкого Н₂§, вероятно смешанного со сжиженными более тяжелыми углеводородами. Первый выход 16а входного сепаратора 16 соединяют через первый клапан 17 с фракционной колонной 24 в первом положении 14а.

Второй выход 16Ь входного сепаратора 16, который устанавливают для передачи оставшегося исходного газа, присоединяют к газовому входу 18 циклонного жидкостного сепаратора этапа выделения основной части Н₂§ 20. Такой циклонный сепаратор известен из раскрытия νθ 03029739.

Второй выход 16Ь входного сепаратора 16 оставшегося исходного газа может находиться при давлении примерно 99 бар (несколько сниженном по сравнению с давлением на входе С1) и может иметь температуру примерно -18°С.

Циклонный жидкостной сепаратор стадии выделения основной части Н₂§ 20 устанавливают для приема на газовом входе 18 оставшегося исходного газа из второго выхода 16Ь входного сепаратора 16 и далее устанавливают, чтобы ускорять поток оставшегося исходного газа до возможной сверхзвуковой скорости и чтобы быстро охлаждать поток оставшегося исходного газа в результате адиабатического расширения. Быстрое охлаждение будет вызывать конденсацию и/или затвердевание Н₂§конденсирующихся паров в потоке оставшегося исходного газа в маленькие капельки или частицы. Такие конденсирующиеся пары определяют как компоненты, которые при стандартных условиях (комнатной температуре, атмосферном давлении) наблюдаются в газообразной фазе, но при более низкой температуре и/или более высоком давлении - в жидкой фазе.

Н₂§-содержащие конденсирующиеся пары могут далее содержать воду, углеводороды, диоксид водорода, конденсаты, смолы и газогидраты.

Циклонный жидкостной сепаратор стадии выделения основной части Н₂§ 20 кроме того содержит группу деталей для создания вихревого движения газового потока в пределах сепаратора. Центробежные

- 4 021850 силы, развиваемые вихревым движением в смеси оставшегося исходного газа и Н₂§-содержащих конденсирующихся парах, будут вынуждать сконденсированные и/или затвердевшие Н₂§-содержащие жидкости относительно высокой плотности завихряться к внешней периферии внутреннего пространства сепаратора 20, тогда как газообразные компоненты относительно низкой плотности концентрируются рядом с центральной осью сепаратора 20.

Газообразные компоненты низкой плотности, сконцентрированные в сепараторе 20, последовательно отводят как часть потока первого переработанного исходного газа РО1 из сепаратора через первичный центральный выходной трубопровод 22, тогда как Н₂§-обогащенные жидкости отводят из сепаратора через вторичный выход 21, который располагается на внешней поверхности расширяющейся выходной секции. Циклонный жидкостный сепаратор стадии выделения основной части Н₂§ 20 будет обсуждаться более детально ниже со ссылкой на фиг. 3.

Вторичный выход 21 циклонного жидкостного сепаратора стадии выделения основной части Н₂§ 20 присоединяют к фракционной колонне 24 во втором положении 24Ь для входа потока Н₂§-обогащенных жидкостей в фракционную колонну 24.

Обычно Н₂§-обогащенные жидкости находятся при давлении около 70 бар и имеют температуру примерно -30°С. Отмечается, что Н₂§-содержащие жидкости, могут быть, по крайней мере, частично в жидком состоянии.

Первичный центральный выходной трубопровод 22 присоединяют к трубопроводу 22, который устанавливают для перемещения газообразных компонентов низкой плотности, сконцентрированных в сепараторе 20, как часть потока первого переработанного исходного газа РО1, во вторую часть В устройства очистки 100 для выделения Н₂§ циклонной сепарацией. Газовый поток, содержащий газообразные компоненты низкой плотности, сконцентрированные в циклонном сепараторе стадии выделения основной части Н₂§ 20, обычно находится при давлении приблизительно 70 бар при температуре примерно от -20 до -30°С и содержит около 6% до примерно 8% Н₂§.

Поток Н₂§-содержащих жидкостей входит в фракционную колонну во втором положении 24Ь в качестве Н₂§-орошающего потока. Н₂§-орошающий поток растворяет большую часть воды, входящей в колонну 24. Посредством использования Н₂§-орошающего потока в качестве влагопоглотителя можно избежать газогидратов, даже когда температуру жидкости верха колонны регулируют при ~5°С, при давлении ~80 бар.

Поток Н₂§-обогащенной жидкости, покидающий кубовую часть 24е фракционной колонны 24, проходит через ребойлер 28. Ребойлер 28 устанавливают, главным образом, для выпаривания растворенного метана и части Н₂§ из потока Н₂§-обогащенной жидкости в виде Н₂§- и углеводородной газовой смеси, которую повторно подают во фракционную колонну 24 в положении 24й. между кубовой частью 24е и вторым положением 24Ь для входа Н₂§-содержащих жидкостей.

В варианте осуществления часть указанной Н₂§-обогащенной жидкости из кубовой части колонны 24е может возвращаться назад из выхода 28Ь ребойлера 28 во вход второй установки предварительного охлаждения 14, как показано пунктирной линией К1.

Остаток, т.е. жидкие Н₂§-компоненты побочного продукта Ь81 (показано стрелкой Ь§1) Н₂§обогащенного потока, последовательно закачивают из ребойлера 28 в резервуар в положение Ь (т.е. часть Ό устройства очистки 100). Резервуар может быть подземным резервуаром.

На верхней части 24ί фракционной колонны 24 газовый поток СН, содержащий углеводороды и Н₂§, относительно обогащенный углеводородами (примерно 90% углеводородов, 10% Н₂§), при давлении около 70 бар и температуре примерно -10°С протекает через флегмовый холодильник 30 в холодный сепаратор 32.

Холодный сепаратор 32 устанавливают для отделения газообразных компонентов от жидких компонентов газового потока СН.

Через трубопровод 222 газообразные компоненты газового потока СН перемещают из холодного сепаратора 32 в качестве следующей части первого переработанного исходного газа РО1 во вторую часть В устройства очистки для выделения Н₂§ посредством второго сепарационного процесса. Г азовый поток газообразных компонентов находится обычно при давлении примерно 70 бар, при температуре приблизительно от -30 до -20°С и содержит около 6 до 8% Н₂§.

Холодный сепаратор 32 далее присоединяют через насос 33 и трубопровод повторного ввода 331 к следующему входу 24с фракционной колонны для повторного ввода жидких компонентов из газового потока СН в фракционную колонну 24.

Обычно следующий вход 24с располагают между верхней частью 24ί и вторым положением 24Ь фракционной колонны 24. В трубопроводе повторного ввода 331 устанавливают второй клапан 35 для регулирования повторного течения жидких компонентов.

Дополнительно трубопровод повторного ввода 331 перед третьим клапаном 34 примыкает в трубопровод между выходом второй установки предварительного охлаждения 14 и входом во входной холодильник 15 для повторного ввода К2 жидких компонентов из холодного сепаратора 32 в этой точке. Соответствующим переключением второго и третьего клапанов 34, 35 поток жидких компонентов из потока

- 5 021850 углеводород- и Н₂§-содержащего газа СН может быть направлен или на вход холодильника 15, или фракционной колонны 24, или в оба.

Трубопровод 221 из первичного выхода 22 циклонного сепаратора этапа выделения основной части Н₂§ и трубопровод 222 из газового выхода холодного сепаратора 32 соединяются, чтобы таким образом формировать транспортную линию 221, 222 для потока первого переработанного исходного газа РО1 (показано стрелкой РО1), содержащего газообразные компоненты потока углеводород- и Н₂§- содержащего газа СН, и газообразные компоненты оставшегося исходного газа для подачи во вторую часть В устройства очистки 100.

Отмечается, что первая часть А, как описывалось здесь, является всего лишь примером стадии выделения основной части Н₂§. Альтернативно вместо фракционной колонны 24 могут использоваться две колонны установки фракционирования, которые включают отпарную колонну (вместо относительно горячей нижней части фракционной колонны 24) и абсорбционную колонну (вместо относительно холодной верхней части фракционной колонны 24). В другой альтернативе вместо сочетания двух колонн установки фракционирования, фракционирование может проводиться в сочетании двух поточных газожидкостных контакторов (например, системы Кеуех™).

Будет оценено, что в другой альтернативе первая часть А устройства очистки может включать некоторые существующие процессы выделения основной части Н₂§, такие как раскрываемые в и§ 6735979, вместо циклонной сепарации посредством циклонного сепаратора стадии выделения основной части Н₂§ 20.

В альтернативном варианте осуществления - в случае когда исходный газ содержит менее чем 15% Н₂§ - первая часть А устройства очистки может содержать только этапы охлаждения 10, 14 и 15 и сепараторы 12 и 16, объединенные с обычным процессом обезвоживания ниже по потоку от сепаратора основной части 12. Такой процесс обезвоживания может включать башни гликолевой абсорбции и колонны с молекулярным ситом. Жидкости, выдаваемые через выходы 12а и 16а, содержащие только воду и углеводороды, будут подаваться в традиционные установки стабилизации. Поток первого переработанного исходного газа РС1 в таком случае будет все еще содержать около 15% Н₂§ на входе во вторую часть В, однако с содержанием воды не более чем 20 ррт/ν (ч. на мил./об.) и температурой не менее чем -30°С.

Во второй части В устройства очистки 100 транспортную линию 221, 222 для первого переработанного исходного газа РС1 присоединяют к циклонному сепаратору 40.

Циклонный сепаратор 40 включает первый вход 42 для приема потока первого переработанного исходного газа РС1, второй вход 44 - для приема дополнительного компонента, первичный выход 48 и вторичный выход 46.

Первичный выход 22 первого циклонного сепаратора 20 и газовый выход холодного сепаратора 32 присоединяются посредством трубопровода 221 и трубопровода 222 к первому входу 42 циклонного сепаратора 40.

Второй вход 44 циклонного сепаратора присоединяют к устройству выделения растворителя 54 для приема потока дополнительного компонента §У, чтобы добавлять к потоку первого переработанного исходного газа РС1. Второй вход 44 устанавливают, чтобы получать распыление дополнительного компонента §У, распыленные частицы которого вводят в циклонный сепаратор 40.

Дополнительный компонент §У содержит, по меньшей мере, вещество, которое способно растворять Н₂§. Такое вещество содержит по меньшей мере один дополнительный компонент, являющийся селективным для растворения сероводорода.

Дополнительный компонент является неводной жидкостью и содержит в качестве составляющей части, например, одну или более следующих химических групп, т.е. спирт (например, метанол, этанол и т.д.), двухатомный спирт (например, этиленгликоль, диметиловый эфир полиэтиленгликоля), ионную жидкость, диполярный апротонный растворитель (например, сульфолан).

Например, такое вещество может быть сульфоланом. В последнее время так называемые ионные жидкости являются доступными для растворения специфических соединений. Такая ионная жидкость, селективно растворяющая Н₂§, может применяться в качестве добавки.

Ионные жидкости могут определяться как соли, имеющие точку плавления около 100°С или ниже. Ионные жидкости состоят из органического катиона и аниона, который может быть или органическим (например, ацетат) или неорганическим (например, гексафторфосфат). Часто используемые катионы основываются на одной из групп имидазолов или пирролидинов. Подходящим, хотя и неограничивающим примером ионной жидкости, которая селективно растворяет Н₂§, является 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата. Также для этой цели могут использоваться его производные, такие как 1-октил-3метилимидазолий гексафторфосфата или 1-этил-3-метилимидазолий гексафторфосфата. Для селективной абсорбции диоксида углерода, который может присутствовать в потоке первого переработанного газа, предпочтительно применять ионные жидкости, содержащие, фторированные анионы, такие как бис(трифторметилсульфонил)имид.

Как описывалось выше, поток первого переработанного исходного газа РС1 обычно находится при

- 6 021850 давлении примерно 70 бар, при температуре от около -30 до -20°С и содержит от примерно 6% до примерно 15% Н₂З перед входом во вторую часть В устройства очистки 100.

Циклонный сепаратор 40 устанавливают, чтобы ускорять поток первого переработанного исходного газа РС1 и распылять дополнительный компонент ЗУ до возможной сверхзвуковой скорости. При введении распыленные частицы смешиваются с газовым потоком и благодаря взаимодействию газового потока и распыленных частиц, Н₂З из газового потока абсорбируется в распыленном потоке и адсорбируется по площади поверхности распыленных частиц. Дополнительно, в результате адиабатического расширения может происходить некоторая конденсация и/или затвердевание паров в потоке в маленькие капли или частицы.

Циклонный сепаратор 40 кроме того содержит группу деталей для создания вихревого движения потока внутри циклонного сепаратора 40. Центробежные силы, вызываемые вихревым движением смеси газа и распыленных частиц, будут вызывать отделение распыленных частиц (и любых дополнительно сконденсированных жидкостей) от газового потока и вынуждать распыленные частицы высокой плотности из потока завихряться к внешней периферии внутреннего пространства циклонного сепаратора 40, тогда как газообразные компоненты относительно низкой плотности в потоке концентрируются вблизи центральной оси циклонного сепаратора 40. Более подробное описание циклонного сепаратора 40 будет дано со ссылкой на фиг. 3.

В результате, жидкости, полученные в циклонном сепараторе 40, обычно являются обогащенными Н₂З, тогда как уровень Н₂З в газообразном компоненте потока снижается.

Газообразный компонент, формирующий часть второго переработанного исходного газа РС1, последовательно выпускают из второго циклонного сепаратора через первичный центральный выходной трубопровод 48, тогда как поток Н₂З-обогащенных конденсирующихся паров, смешанный с оставшимся газом, выводят из второго циклонного сепаратора через вторичный выход 46, который располагают на внешней поверхности расширяющейся выходной секции второго циклонного сепаратора 40. Циклонный сепаратор 40 будет обсуждаться более детально со ссылкой на фиг. 2.

Первичный центральный выходной трубопровод 48 второго циклонного сепаратора 40 присоединяют к трубопроводу товарного газа и трубопроводу второго товарного газа 492. Протекание второго переработанного исходного газа РС2 через трубопровод товарного газа 492 и трубопровод второго товарного газа 492 показано стрелкой РС2.

Вторичный выход второго циклонного сепаратора 40 присоединяют к входу 50а второго жидкостного сепаратора 50.

Второй жидкостной сепаратор 50 устанавливают для отделения смеси Н₂З-обогащенных жидкостей и дополнительного компонента ЗУ от оставшегося газа в потоке из второго выхода 46 второго циклонного сепаратора 40. Второй жидкостной сепаратор 50 включает первый, второй и третий выходы 50Ь, 50с, 50к.

Первый выход 50Ь в кубовой части второго жидкостного сепаратора 50 устанавливают для дренирования первой Н2З-содержащей жидкости (включающей жидкости, обогащенные Н2З, и дополнительный компонент ЗУ) в установку выделения растворителя 54.

Второй выход 50с, расположенный между первым выходом 50Ь и входом 50а второго жидкостного сепаратора 50, устанавливают для дренирования второй Н₂З-содержащей жидкости, включающей Н₂Зобогащенные жидкости, т.е. жидкие Н₂З-компоненты побочного продукта ЬЗ2 (показано стрелкой ЬЗ2), которые должны закачиваться в (подземный) резервуар в положении Ь.

Третий выход 50а, расположенный в верхней части второго жидкостного сепаратора 50, устанавливают для подачи газа в качестве следующей части потока второго переработанного исходного газа РС2 в трубопроводы первого и второго товарного газа 491, 492.

Установка выделения растворителя 54 присоединяется входом 54а к первому выходу 50Ь второго жидкостного сепаратора 50 для приема первой Н₂З-содержащей жидкости, которая включает Н₂Зобогащенные жидкости и дополнительный компонент ЗУ.

Установка выделения растворителя включает первый выход 54Ь в нижней части резервуара и второй выход 54с на верхней части установки.

Установку выделения растворителя размещают для выпаривания сероводородных компонентов в растворенном состоянии из дополнительного компонента ЗУ в жидком состоянии таким путем, что выпаренные сероводородные компоненты делают вытекающими из установки выделения растворителя на втором выходе 54с в окислительную установку 56, а дополнительный компонент ЗУ делают вытекающим при втором выходе 54Ь. Поток дополнительного компонента ЗУ перенаправляют во второй вход 44 циклонного сепаратора 40. Может обеспечиваться второй насос 55 для поддержания течения дополнительного компонента из установки выделения растворителя 54 во второй вход 44 циклонного сепаратора

40. Обычно давление газа в установке выделения растворителя 54 равно примерно 1 бар при температуре жидкости около 150°С.

Окислительную установку 56 присоединяют ко второму выходу 54с установки выделения растворителя 54 для приема газообразных сероводородных компонентов и устанавливают для окисления серо- 7 021850 водорода, чтобы таким образом формировать смесь серы и воды согласно процессу Клауса. Окислительная установка 56 имеет выход, из которого смесь серы и воды (показано стрелкой Ь§3) может транспортироваться в резервуар Ь для подземного хранения.

Газовые потоки из второго жидкостного сепаратора 50 и из первичного центрального выходного трубопровода 48 второго циклонного сепаратора 40 смешиваются в трубопроводе товарного газа 491, 491.

Устройство очистки 100 включает выход товарного газа 02 или трубопровод третьего продукта 493, в который концы трубопроводов первого и второго товарного газа и газовые потоки второго переработанного исходного газа Р02 объединяются.

На выходе товарного газа 02 второй переработанный исходный газ Р02 является относительно обогащенным углеводородами, и может иметь состав 99% углеводородов и около 1% Н₂§. Давление на выходе второго переработанного исходного газа 02 может быть примерно 40 бар, температура второго переработанного исходного газа может быть около 20-25°С.

Преимущественно устройство очистки 100 согласно настоящему изобретению способно снижать уровень Н₂§ природного газа, перерабатываемого до относительно низкого уровня, который позволяет сокращать размер и сложность устройства, необходимого для процесса последующей обработки переработанного исходного газа. Также устройство очистки 100 преимущественно позволяет хранить Н₂§содержащие компоненты и серу, получаемую в устройстве, в подземных резервуарах, которые способствуют более низким эксплуатационным затратам, связанным с размещением этих веществ. Более того, капиталовложения для второй части В для дальнейшего удаления основной части Н₂§ посредством процесса циклонной сепарации (исходя из затрат и сложности) перевешиваются выгодой для процесса сокращенной последующей обработки.

Фиг. 3 отражает продольное сечение варианта исполнения циклонного сепаратора 40 во второй части системы очистки 100, как описывалось выше. Циклонный сепаратор включает группу деталей, чтобы создавать вихревое движение потока в пределах циклонного сепаратора. Здесь показывается внутреннее пространство сепаратора, которое включает завихряющее входное устройство, в виде группы деталей для создания вихревого движения потока. Завихряющее входное устройство включает грушевидное центральное тело 1, на котором прикреплен ряд лопастей, создающих завихрение 2, и которое устанавливают коаксиально центральной оси I циклонного сепаратора и внутри корпуса циклонного сепаратора так, чтобы создавать канал кольцевого течения 3 между центральным телом 1 и корпусом сепаратора 45. Циклонный сепаратор далее включает трубчатую суженную часть 4, из которой при использовании завихренный жидкостной поток выпускается в расширяющуюся жидкостную сепарационную камеру 5, которую снабжают центральным первичным выходным трубопроводом 7 для газообразных компонентов и внешним вторичным выходным трубопроводом 46 для (Н₂§-содержащих) конденсирующихся паров обогащенных жидких компонентов. Центральное тело 1 может включать в основном цилиндрическую удлиненную хвостовую секцию 48, на которой прикрепляют группу лопаток, спрямляющих поток. Центральное тело 1 имеет самую большую внешнюю толщину или диаметр 2К_{о тах}, который больше чем самая маленькая внутренняя толщина или диаметр 2К_{П т1П} трубчатой суженной части 4.

Лопасти, создающие завихрение, которые ориентируются под углом (α) относительно центральной оси I создают циркуляцию (Г) в жидкостном потоке. Угол α может быть от 20 до 30°. Жидкостной поток последовательно вынуждается перетекать в канал кольцевого течения 3. Площадь поперечного сечения этого пространства определяется как

Α,ΞΓ.ηυΙυΞ ⁼ Я (ВоиСег ^— Ριηπβι; )

Последние два являются внешним радиусом и внутренним радиусом кольца в выбранном положении. Значение радиуса кольца в этом положении определяется как

Рщеап ⁼ V [ Т /2 (ВоиСег Вд.ппег ) ]

При максимальной величине значения кольцевого радиуса К_теап, _тах жидкостной поток протекает между группой лопаток, создающих завихрение 2 при скорости (И), эти лопатки отклоняют направление течения жидкостного потока пропорционально углу отклонения (α) и, таким образом, получая тангенциальную составляющую скорости, которая равна υ_φ = и. δίη(α) и аксиальную составляющую скорости и_х = и. со8(а).

В кольцевом пространстве 3 ниже по потоку от лопастей, создающих завихрение 2, завихрение жидкостного потока увеличивается до высоких скоростей, где значение кольцевого радиуса постепенно ^{уменьшается от} Р_те₍.ц]· тах ^до Втеам· тт.

Предполагается, что в течение этого кольцевого расширения могут происходить два процесса:

(1) Тепло или энтальпия в потоке (к) уменьшается в количестве Дк = -1/2и², таким образом, конденсируя те составляющие потока, которые первыми достигают фазового равновесия. Это приводит к завихренному диспергированному режиму потока, содержащего маленькие жидкие или твердые частицы.

(2) Тангенциальная составляющая скорости увеличивается обратно пропорционально значению кольцевого радиуса υ_φ главным образом в соответствии с уравнением

- 8 021850

Г1па1 ~ Βφ, ίηίχίβΐ * (Рчпеап, гпая/Вгпеап, τηίη)

Это приводит к сильному увеличения центробежного ускорения жидких частиц (а_с), которое будет в итоге порядка:

Э-с (Г±па1 / Р-ше^п, πιϊη) »

В трубчатой суженной части 4 жидкостной поток может принуждаться к дальнейшему возрастанию до более высокой скорости или поддерживаться в основном при постоянной скорости. В первом случае конденсация может быть непрерывной и частицы могут увеличиваться в массе. В последнем случае конденсация примерно до остановки после определенного времени релаксации. В обоих случаях центробежное действие вынуждает частицы перемещаться к внешней периферии пространства течения, примыкающей к внутренней стенке корпуса сепаратора 45, которое называется сепарационным пространством. Период времени для перемещения частиц к этой внешней периферии пространства течения определяется длиной трубчатой суженной части 4.

Дополнительно к двум процессам, которые могут происходить в течение кольцевого расширения, будет происходить взаимодействие потока первого переработанного исходного газа и дополнительного компонента. Циклонный сепаратор 40 включает второй вход 44 в корпусе 45, который устанавливают для введения потока дополнительного компонента 8У в циклонный сепаратор 40. Второй вход 44 располагают на периферии стенки корпуса 45, таким образом, чтобы вводить дополнительный компонент 8У в поток газа в области пространства между внешней стенкой корпуса 45 и центральным телом 1.

В варианте осуществления второй вход 44 располагают в стене корпуса 45 на периферии от центрального тела 1 ниже по потоку от лопастей, создающих завихрение, циклонного сепаратора 40. Также второй вход 44 сконструирован таким образом, чтобы при введении дополнительного компонента 8У дополнительный компонент распылялся и мог смешиваться с завихренным потоком первого переработанного исходного газа РС1.

В варианте осуществления второй вход 44 устанавливают с одной или более форсунками (не явным образом показано), чтобы генерировать распыление (в случае большего числа форсунок распределенного распыления) дополнительного компонента 8У при введении в циклонный сепаратор 40.

В варианте осуществления второй вход 44 циклонного сепаратора 40 размещают, чтобы подавать поток дополнительного компонента 8У в поток первого переработанного исходного газа РС1 при давлении Р8, более высоком чем входное давление Р1 на первом входе 42 потока первого переработанного исходного газа. Это может относиться к инжекционному режиму работы циклонного сепаратора.

В альтернативном варианте осуществления циклонный сепаратор 40 устанавливают для подачи потока дополнительного компонента 8У в поток первого переработанного исходного газа РС1 при давлении Р8, которое ниже чем входное давление Р1 на первом входе 42 потока первого переработанного исходного газа, но выше чем локальное статическое давление РЕ в месте входа 44а в поток первого переработанного исходного газа РС1. Это может относиться к эжекционному режиму работы циклонного сепаратора.

Фиг.4 отражает продольное сечение альтернативного варианта исполнения циклонного сепаратора 40 во второй части устройства очистки 100, как описывалось выше. На фиг. 4 структурные элементы с теми же самыми ссылочными номерами, как показано на предшествующих фигурах, относятся к соответствующим структурным элементам.

В этом альтернативном варианте осуществления циклонный сепаратор 40 содержит второй вход 144, установленный для ввода потока дополнительного компонента 8У в циклонный сепаратор 40. Второй вход 144 располагают в периферийной стенке центрального тела 1 ниже по потоку от лопастей, создающих завихрение, циклонного сепаратора 40.

Циклонный сепаратор 40 может быть работающим или в инжекционном, или в эжекционном режиме.

Фиг. 5 отражает продольное сечение варианта исполнения циклонного сепаратора 40 во второй части устройства очистки 100, как описывалось выше. На фиг. 5 структурные элементы с теми же самыми ссылочными номерами, как показано на предшествующих фигурах, относятся к соответствующим структурным элементам.

Согласно этому варианту осуществления центральное тело 1 не содержит удлиненной хвостовой секции 48 на фиг. 3. Вместо этого центральное тело включает выход 47. Выход 47 располагают на стороне выпуска центрального тела 1, направленного в сторону суженной части 4. Положение и направление выхода 47 существенно совпадает с центральной осью I. Выход 47 присоединяют на конечной стороне к установке выделения растворителя 54 для приема потока дополнительного компонента 8У, чтобы добавлять к потоку первого переработанного исходного газа РС1. Выход (форсунку) 47 устанавливают для получения распыления дополнительного компонента 8У, чьи распыленные частицы вводят в поток первого переработанного исходного газа. Выход 47 может быть также отнесен к центральному выходу 47.

В предпочтительном варианте осуществления циклонный сепаратор 40 устанавливают в эжекционном режиме для подачи потока дополнительного компонента 8У в поток первого переработанного исходного газа РС1 при давлении Р8, которое ниже чем входное давление Р1 на первом входе 42 потока

- 9 021850 первого переработанного исходного газа, но выше чем локальное статическое давление РЕ в месте входа 47 в потоке первого переработанного исходного газа РО1.

Полагается, что благодаря сверхзвуковой скорости смеси распыленного потока и газового потока время пребывания в циклонном сепараторе относительно короткое. Следовательно, дополнительный компонент должен выбираться имеющим относительно высокую селективность к Н₂§-компоненту, чтобы позволить достаточной скорости перемещения массы через адсорбцию или абсорбцию иметь место в течение времени интервала пребывания.

Дополнительный компонент §У может содержать один или несколько составляющих частей, которые абсорбируют Н₂§ посредством ван-дер-ваальсова взаимодействия. Такое взаимодействие может включать конденсацию Н₂§ на поверхности распыленных частиц. В неограничивающем способе, дополнительные компоненты ванн-дер-ваальсова типа взаимодействия включают сульфолан(ны) и ионные жидкости.

Далее для улучшения скорости перемещения массы Н₂§ к поверхности дополнительного компонента §У и Н₂§-содержащих компонентов в смешанном газовом потоке, должна устанавливаться относительно большая поверхность контакта посредством достаточно высокой плотности распыленных частиц. Поверхность контакта связана с плотностью распыленных частиц и с размером распыленных частиц.

В варианте осуществления форсунка второго входа может быть установлена, чтобы создавать плотность частиц, по меньшей мере, примерно 10⁸/м³.

В следующем варианте осуществления форсунку второго входа 44 устанавливают, чтобы создавать распыленные частицы с размером от примерно 50 мкм до примерно 0,2 мкм. В альтернативном варианте осуществления форсунку второго входа 44 устанавливают, чтобы создавать распыление частиц с размером от примерно 20 мкм до примерно 1 мкм.

Ниже по потоку от трубчатой суженной части 4 Н₂§-влажные жидкие компоненты стремятся сконцентрироваться ближе к внешней поверхности расширяющейся жидкостной сепарационной камеры 5, а сухие газообразные жидкие компоненты концентрируются на или рядом с центральной осью I, после чего жидкость, обогащенную влажными жидкими компонентами, выгружают во внешний вторичный жидкостной выход 6 через ряд пазов, тогда как сухие газообразные компоненты выгружают в первичный главный жидкостной выходной трубопровод 7.

В расширяющемся первичном жидкостном выходном трубопроводе поток жидкости далее замедляется, так что оставшаяся кинетическая энергия трансформируется в потенциальную энергию.

Расширяющийся первичный выходной трубопровод может быть снабжен группой лопаток, спрямляющих поток 9, для выделения циркуляционной энергии.

Описываемое выше предназначено быть иллюстрирующим, а не ограничивающим. Таким образом, специалисту в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны модификации изобретения, как описывалось, не выходя за пределы формулы изобретения, излагаемой ниже.

Следующие части формулы изобретения определяют различные частные воплощения настоящего изобретения.

Часть 1. Устройство очистки для очистки исходного газа, содержащего углеводороды и сероводород, имеющего первую концентрацию сероводорода, устройство очистки, включающее первую часть для получения потока первого переработанного исходного газа, вторую часть для получения второго потока второго переработанного исходного газа из потока первого переработанного исходного газа, применяя сепарационный процесс для выделения Н₂§, вторую часть, содержащую циклонный сепаратор, в которой циклонный сепаратор включает первый вход, второй вход и устанавливается для приема на первом входе потока первого переработанного исходного газа, приема на конечной стороне второго входа потока дополнительного компонента, дополнительного компонента, являющегося растворителем для сероводорода;

распыления из второго входа потока дополнительного компонента в поток первого переработанного исходного газа, таким образом, чтобы формировать смесь распыленной добавки и первого переработанного исходного газа, и создания на первом выходе первого потока второго переработанного исходного газа, и на втором выходе второго потока в значительной степени сероводород-содержащей жидкости, второго переработанного исходного газа, имеющего вторую концентрацию сероводорода, вторую концентрацию относительно более низкую, чем концентрация потока первого переработанного исходного газа, принимаемого на первом входе.

Часть 2. Устройство очистки по ч.1, в котором циклонный сепаратор содержит в корпусе завихряющее входное устройство, включающее грушевидное центральное тело, которое устанавливают внутри корпуса коаксиально центральной оси сепаратора, область пространства, располагаемая между центральным телом и корпусом для канала кольцевого течения, и в котором второй вход располагают на периферии от центрального тела, таким образом, чтобы вводить дополнительный компонент в канал кольцевого течения.

Часть 3. Устройство очистки по ч.2, в котором второй вход устанавливают по меньшей мере с одной форсункой, чтобы генерировать распыление дополнительного компонента в канале кольцевого тече- 10 021850 ния.

Часть 4. Устройство очистки по ч.3, в котором по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают в стенке корпуса на периферии от центрального тела для введения дополнительного компонента в газовый поток в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.

Часть 5. Устройство очистки по ч.3, в котором по меньшей мере одну форсунку располагают в периферийной стенке центрального тела для введения дополнительного компонента в газовый поток в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.

Часть 6. Устройство очистки по ч.3, в котором циклонный сепаратор далее включает трубчатую суженную часть ниже по потоку от центрального тела и по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на стороне выхода центрального тела, направленную в сторону трубчатой суженной части, в котором положение и направление второго входа существенно совпадает с центральной осью.

Часть 7. Устройство очистки по ч.1, в котором дополнительный компонент содержит в качестве составляющей части по меньшей мере одну составляющую часть для абсорбции сероводорода.

Часть 8. Устройство очистки по ч.1 или 7, в котором дополнительный компонент содержит в качестве составляющей части по меньшей мере один из сульфолана и ионной жидкости.

Часть 9. Устройство очистки по п.8, в котором ионная жидкость содержит по меньшей мере один из 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид.

Часть 10. Устройство очистки по ч.1, в котором второй вход устанавливают, чтобы создавать распыление с плотностью частиц по меньшей мере около 10⁸/м³.

Часть 11. Устройство очистки по ч.1, в котором второй вход устанавливают, чтобы создавать распыление с размером, выбираемым из одного из диапазона от примерно 50 мкм до примерно 0,2 мкм и диапазона от примерно 20 мкм до примерно 1 мкм.

Часть 12. Устройство очистки по ч.1, в котором вторая часть включает жидкостной сепаратор, жидкостной сепаратор, содержащий вход потока, первый, второй и третий жидкостные выходы, жидкостной сепаратор, устанавливаемый для приема на входе потока второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости; разделения второго потока в значительной степени сероводородсодержащей жидкости на первый, второй и третий компоненты, первый компонент, являющийся вторым переработанным исходным газом, второй компонент, являющийся первым жидким сероводородом и третий компонент, являющийся смесью жидкого сероводорода, смешанного с дополнительным компонентом;

выведения на первом выходе второго переработанного исходного газа в выходную часть; выведения на втором выходе первых жидких сероводородных компонентов в дренажную часть, и выведения на третьем выходе смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента.

Часть 13. Устройство очистки по ч.12, вторая часть, далее включающая следующий жидкостной сепаратор, устанавливаемый для приема смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента из второго жидкостного сепаратора, и для отделения дополнительного компонента от жидкого сероводорода, следующий жидкостной сепаратор, включающий вход для приема смеси жидкого сероводорода и дополнительного компонента, первый выход для выведения потока газообразных сероводородных компонентов и второй выход для выведения дополнительного компонента, второй выход, присоединяемый к второму входу циклонного сепаратора.

Часть 14. Устройство очистки по ч.13, вторая часть, далее включающая окислительную установку, окислительную установку, имеющую вход, присоединяемый к первому выходу следующего жидкостного сепаратора и имеющая выход, присоединяемый к дренажной части, окислительная установка, устанавливаемая для приема потока газообразных сероводородных компонентов, окисления сероводородных компонентов в смесь, содержащую серу и воду, и выведения на выходе смеси, содержащей серу и воду.

Часть 15. Устройство очистки по ч.1, в котором первая часть включает стадию выделения основной части Н₂§ и устанавливается для приема потока исходного газа и для выделения в первом сепарационном процессе сероводорода из исходного газа посредством стадии выделения основной части Н₂§ для получения потока первого переработанного исходного газа и, в котором стадия выделения основной части Н₂§ включает циклонный сепаратор стадии выделения основной части и фракционную колонну; выход циклонного сепаратора стадии выделения основной части, присоединяемый к промежуточному входу фракционной колонны и, в котором выделение Н₂§ осуществляют посредством первой подстадии для отделения первых Н₂§-содержащих конденсирующихся паров от части первого потока исходного газа посредством циклонного сепаратора стадии выделения основной части, и второй подстадии использования первых Н₂§-содержащих конденсирующихся паров в качестве водоабсорбирующей жидкости части второго потока исходного газа в фракционной колонне, для получения первого переработанного исходного газа.

Часть 16. Устройство очистки по ч.1, далее включающее входную часть для приема исходного газа и выходную часть для выведения второго переработанного исходного газа, входную часть, присоединяемую к первой части для обеспечения прохода исходного газа в первую часть, выходную часть, присоединяемую ко второй части для приема второго переработанного исходного газа.

- 11 021850

Часть 17. Устройство очистки по п.1, в котором первая часть содержит первую установку предварительного охлаждения, установленную для:

приема исходного газа на входе для исходного газа, и охлаждения принимаемого исходного газа посредством теплообмена по меньшей мере с частью потока второго переработанного исходного газа для получения охлажденного исходного газа.

Часть 18. Устройство очистки по ч.17, в котором первая часть содержит сепаратор основной части, установленный для:

приема на входе сепаратора основной части охлажденного исходного газа из первой установки предварительного охлаждения, и отделения воды и высококипящих углеводородных жидкостей от охлажденного исходного газа после прохождения по меньшей мере первого охладителя установки предварительного охлаждения для получения на выходе первого водного сепаратора высушенного исходного газа.

Часть 19. Устройство очистки по ч.18, в котором первая часть включает вторую установку предварительного охлаждения, вторую установку охлаждения, устанавливаемую для приема исходного газа из сепаратора основной части и для охлаждения принимаемого высушенного исходного газа посредством теплообмена по меньшей мере со второй частью потока второго переработанного исходного газа, для получения высушенного и охлажденного исходного газа.

Часть 20. Устройство очистки по ч.19, в котором газовый выход сепаратора основной части подают в установку обезвоживания газа, чтобы получить высушенный предварительно охлажденный газ для второй установки охлаждения.

Часть 21. Устройство очистки по любому из частей 17-20, в котором первая часть включает вход сепаратора, установленный для приема на входе первого входного сепаратора или высушенного исходного газа, или высушенного и охлажденного исходного газа, отделения от принятого или высушенного, или высушенного и охлажденного исходного газа первого жидкого сероводородного компонента, выведения на первом выходе входного сепаратора первого жидкого сероводородного компонента и выведения на втором выходе входного сепаратора оставшегося исходного газа в качестве части первого потока исходного газа.

Часть 22. Устройство очистки по ч.21, в котором первый выход входного сепаратора присоединяют к жидкостному входу фракционной колонны для ввода первого жидкого сероводородного компонента в фракционную колонну, и второй выход входного сепаратора присоединяют к входу первого циклонного сепаратора, обеспечивающего часть первого потока исходного газа.

Часть 23. Устройство очистки по ч.22, в котором циклонный сепаратор стадии выделения основной массы включает газовый вход, присоединяемый ко второму выходу входного сепаратора, первичный выход для выгрузки циклонически отделенного газового потока и вторичный выход для выгрузки циклонически отделенного потока, содержащего конденсирующиеся пары;

циклонный сепаратор выделения основной части, устанавливаемый для приема на газовом входе части первого потока исходного газа, для охлаждения части первого потока исходного газа, в основном, адиабатически, чтобы таким образом сформировать первый жидкий сероводород, и для создания на первичном выходе первого потока первого переработанного исходного газа и на вторичном выходе второго потока, в основном, первого жидкого сероводорода.

Часть 24. Устройство очистки по ч.23, в котором первичный выход циклонного сепаратора стадии выделения основной части присоединяют к газовому входу циклонного сепаратора, а вторичный выход циклонного сепаратора стадии выделения основной части присоединяют к промежуточному входу фракционной колонны.

Часть 25. Устройство очистки по ч.24, в котором фракционная колонна далее включает выход кубовой части и выход верхней части; жидкостной вход, устанавливаемый между выходом кубовой части и промежуточным выходом.

Часть 26. Устройство очистки по ч.25, в котором выход верхней части фракционной колонны присоединяют к стадии оросительного сепаратора, стадии оросительного сепаратора, включающей вход, присоединенный к верхней части фракционной колонны, первый выход, присоединенный к входу циклонного сепаратора, и второй выход, присоединенный к орошающей линии; стадия оросительного сепаратора, устанавливаемая для:

приема на входе фракционированного исходного газа из фракционной колонны, отделения первого переработанного исходного газа от фракционированного исходного газа, выгрузки на первом выходе первого переработанного исходного газа и выгрузки на втором выходе орошающего потока;

в котором орошающую линию присоединяют к одному входу, выбираемому из следующего входа холодильника для ввода орошающего потока как части исходного газа и второго следующего входа для ввода орошающего потока в верхнюю и/или относительно холодную область фракционной колонны.

- 12 021850

Часть 27. Устройство очистки по ч.25 или 26, в котором выход кубовой части фракционной колонны присоединяют к входу ребойлера; ребойлера, устанавливаемого с первым выходом для обратной подачи на вход обратной подачи в менее теплую область фракционной колонны и вторым выходом, присоединенным к дренажной части, для выведения сероводорода и серосодержащей жидкости.

Часть 28. Устройство очистки по ч.25 или 26, в котором выход кубовой части фракционной колонны присоединяют к входу второй установки предварительного охлаждения Н₂8-обогащенной жидкости в смеси с высушенным исходным газом из первой установки охлаждения.

Часть 29. Устройство очистки по ч.25 или 26, в котором поток второго переработанного газа подают на стадию конечной обработки, включающую абсорбционную башню, использующую в качестве абсорбента жидкости неводный растворитель, содержащий по меньшей мере один из 1-бутил-3метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид.

Часть 30. Устройство очистки по ч.1, в котором первая часть включает по меньшей мере одно охлаждающее устройство для охлаждения принимаемого исходного газа посредством теплообмена по меньшей мере с частью потока второго переработанного исходного газа, чтобы получить охлажденный исходный газ, один или более сепараторов основной части для отделения жидких компонентов от исходного газа, и обычный процесс обезвоживания ниже по потоку от одного или более сепараторов основной части.

Часть 31. Циклонный сепаратор, включающий первый вход, второй вход и устанавливаемый для приема на первом входе потока сероводород-содержащего исходного газа, приема на конечной стороне второго входа потока дополнительного компонента, дополнительного компонента, являющегося растворителем для сероводорода;

циклонный сепаратор, далее включающий группу деталей для создания вихревого движения потока внутри циклонного сепаратора, где циклонный сепаратор далее устанавливают для распыления из второго входа потока дополнительного компонента в поток исходного газа, чтобы таким образом сформировать смесь распыленной добавки и исходного газа, и создания на первом выходе первого потока переработанного исходного газа и на втором выходе второго потока в значительной степени сероводород-содержащей жидкости, переработанного исходного газа, имеющего вторую концентрацию сероводорода, вторую концентрацию, являющуюся относительно более низкой, чем первая концентрация сероводорода исходного газа, принятого на первом входе.

Claims (17)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ выделения сероводорода из газа, содержащего углеводороды и сероводород, с первым значением концентрации сероводорода, причем способ включает получение потока первого исходного газа и получение второго потока второго исходного газа из потока первого исходного газа посредством использования сепарационного процесса для выделения Н₂8 с помощью циклонного сепаратора, в котором циклонный сепаратор содержит первый вход, первый выход, второй выход и второй вход и содержит в корпусе завихряющее входное устройство, включающее грушевидное центральное тело, которое установлено внутри корпуса коаксиально центральной оси сепаратора, и область пространства, расположенную между центральным телом и корпусом, образующую канал кольцевого течения, и в котором второй вход расположен около боковой поверхности центрального тела, чтобы таким образом вводить добавку в канал кольцевого течения, и приспособлен для подачи в первый вход потока первого исходного газа, подачи во второй вход потока добавки, представляющей собой растворитель для сероводорода, причем добавка является неводной жидкостью, которая содержит в качестве составляющих одно или несколько из следующих веществ: спирт, ионную жидкость и диполярный апротонный растворитель, распыления из второго входа потока указанной добавки в поток первого исходного газа, чтобы таким образом сформировать смесь распыленной добавки и первого исходного газа, создания на первом выходе потока второго исходного газа и на втором выходе потока жидкости, которая содержит сероводород, добавку и остаточный второй исходный газ, причем второй исходный газ имеет концентрацию сероводорода, более низкую, чем первая концентрация сероводорода первого исходного газа, принимаемого на первом входе, при этом осуществляется вихревое движение потока с практически сверхзвуковой скоростью, вызывающего центробежные силы, действующие на смесь первого исходного газа и распыленной добавки так, что вызывают отделение распыленной добавки от указанного потока.
2. 2. Способ по п.1, в котором сепарационный процесс включает ускорение в циклонном сепараторе потока первого исходного газа и распыленной добавки до практически сверхзвуковой скорости.
3. 3. Способ по п.1, в котором добавка содержит в качестве дополнительной составляющей двухатомный спирт.
4. 4. Способ по п.1, в котором получение потока первого исходного газа включает выделение сероводорода из исходного газа посредством стадии выделения основной части Н28.

   - 13 021850
5. 5. Способ по п.1, включающий распыление добавки в канал кольцевого течения посредством второго входа, причем второй вход снабжен по меньшей мере одной форсункой.
6. 6. Способ по п.5, в котором по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на стенке корпуса около боковой поверхности центрального тела для введения добавки в газовый поток в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.
7. 7. Способ по п.5, в котором по меньшей мере одну форсунку второго входа располагают на внешней стенке центрального тела для введения добавки в газовый поток в область пространства между внешней стенкой корпуса и центральным телом.
8. 8. Способ по п.5, в котором циклонный сепаратор дополнительно содержит трубчатую суженную часть ниже по потоку от центрального тела и при этом по меньшей мере одна форсунка второго входа расположена на стороне выхода центрального тела, направленной в сторону трубчатой суженной части, в котором положение и направление второго входа существенно совпадает с центральной осью.
9. 9. Способ по п.1, в котором ионная жидкость содержит по меньшей мере один из 1-бутил-3метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имида.
10. 10. Способ по п.1, включающий подачу потока жидкости, которая содержит сероводород, добавку и остаточный второй исходный газ, в потоковый вход жидкостного сепаратора, при этом жидкостной сепаратор также содержит первый, второй и третий жидкостные выходы;

    разделение потока указанной жидкости, которая содержит сероводород, добавку и остаточный второй исходный газ, на первый, второй и третий компоненты, причем первый компонент является остаточным вторым исходным газом, второй компонент является первым потоком жидкого сероводорода, а третий компонент является смешанным раствором жидкого сероводорода и добавки;

    выведение на первом выходе остаточного второго исходного газа в выходную часть; выведение на втором выходе первого потока жидкого сероводорода в дренажную часть и выведение на третьем выходе смешанного раствора жидкого сероводорода и добавки.
11. 11. Способ по п.10, включающий подачу смешанного раствора жидкого сероводорода и добавки из второго жидкостного сепаратора в следующий жидкостной сепаратор;

    отделение в следующем жидкостном сепараторе добавки от жидкого сероводорода, где следующий жидкостной сепаратор содержит вход для приема смешанного раствора жидкого сероводорода и добавки, первый выход для выведения потока газообразных сероводородных компонентов и второй выход для выведения добавки, причем второй выход указанного следующего жидкостного сепаратора присоединен ко второму входу циклонного сепаратора; и повторное направление добавки из второго выхода указанного следующего жидкостного сепаратора во второй вход циклонного сепаратора.
12. 12. Способ по п.10, далее включающий подачу потока газообразных сероводородных компонентов в окислительную установку, которая имеет вход, присоединяемый к первому выходу следующего жидкостного сепаратора, и имеет выход, присоединяемый к дренажной части;

    окисление газообразных сероводородных компонентов до смеси, содержащей серу и воду; и выведение смеси, содержащей серу и воду, на выходе.
13. 13. Способ по п.4, включающий на стадии выделения основной части Η₂δ подачу потока исходного газа и выделение первым сепарационным процессом сероводорода из исходного газа для получения потока первого исходного газа, и при этом стадия выделения основной части Η₂δ в качестве первой подстадии включает использование циклонного сепаратора стадии выделения основной части, а в качестве второй подстадии использование фракционной колонны; при этом выход циклонного сепаратора стадии выделения основной части присоединен к промежуточному входу фракционной колонны, и при этом выделение Η₂δ осуществляют посредством указанной первой подстадии, чтобы отделить первые ИА-содержащие конденсирующиеся пары от первой части потока исходного газа посредством циклонного сепаратора стадии выделения основной части, а во второй подстадии посредством использования первых Η₂δ-содержащих конденсирующихся паров в качестве водоабсорбирующей жидкости второй части потока исходного газа во фракционной колонне для получения потока первого исходного газа.
14. 14. Способ по п.1, далее включающий подачу потока второго исходного газа на стадию конечной обработки, включающую использование абсорбционной башни, в которой в качестве абсорбента используют неводный растворитель, содержащий по меньшей мере один из 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и 1-гексил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имида.
15. 15. Способ по п.1, в котором спиртом является метанол или этанол.
16. 16. Способ по п.1, в котором диполярным апротонным растворителем является сульфолан.
17. 17. Способ по п.3, в котором двухатомным спиртом является этиленгликоль или диметиловый эфир полиэтиленгликоля.