EA042002B1 - METHOD FOR OPTIMIZING REMOVAL OF CONDENSABLE COMPONENTS FROM LIQUID - Google Patents

METHOD FOR OPTIMIZING REMOVAL OF CONDENSABLE COMPONENTS FROM LIQUID Download PDF

Info

Publication number
EA042002B1
EA042002B1 EA201500312 EA042002B1 EA 042002 B1 EA042002 B1 EA 042002B1 EA 201500312 EA201500312 EA 201500312 EA 042002 B1 EA042002 B1 EA 042002B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stream
gas
temperature
liquid
separator
Prior art date
Application number
EA201500312
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Норман Уэйн Мак-Кей
Джеймс Меддокс
Original Assignee
Декспро Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Декспро Корпорейшн filed Critical Декспро Корпорейшн
Publication of EA042002B1 publication Critical patent/EA042002B1/en

Links

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к удалению конденсируемых компонентов из жидких смесей, демонстрирующих положительный эффект Джоуля-Томсона, и, в частности, настоящее изобретение относится к удалению, например, воды из потоков кислых газов для минимизирования или по существу исключения образования в них воды в жидкой фазе и с минимизированием таким образом коррозии и образования гидратов в потоке газа, подаваемого и вводимого для секвестрации. Также описаны усовершенствования и улучшения извлечения углеводородов.The invention relates to the removal of condensable components from liquid mixtures exhibiting a positive Joule-Thomson effect, and in particular, the present invention relates to the removal of, for example, water from acid gas streams to minimize or substantially eliminate the formation of water in the liquid phase and with thus minimizing corrosion and hydrate formation in the gas stream supplied and injected for sequestration. Improvements and improvements in hydrocarbon recovery are also described.

Уровень техникиState of the art

Потоки газов, например, образующиеся в результате процессов переработки или сжигания нефти, обычно содержат газ или газы, которые при смешивании с водой образуют кислоту. Такие газы обычно называют кислыми газами. Наиболее распространенные кислые газы природного происхождения, образующиеся в результате переработки нефти, представляют собой сульфид водорода (H2S) и диоксид углерода (СО2). Типичными кислыми газами, получаемыми в результате процессов сжигания/окисления/пиролиза, являются диоксид углерода (СО2), диоксид серы (SO2) и оксиды азота (NO, NO2).Gas streams, such as those resulting from oil refining or combustion processes, typically contain a gas or gases which, when mixed with water, form an acid. Such gases are commonly referred to as acid gases. The most common naturally occurring acid gases from petroleum refining are hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2). Typical acid gases from combustion/oxidation/pyrolysis processes are carbon dioxide (CO 2 ), sulfur dioxide (SO 2 ) and oxides of nitrogen (NO, NO 2 ).

Кислые газы обычно содержат воду. Кислые газы природного происхождения обычно насыщены водой в резервуаре, и газы, образованные при горении, присутствуют совместно с водой, полученной в результате взаимодействия водорода и кислорода в процессе горения. Практически все кислые газы в итоге насыщаются водяным паром в какой-то момент времени в процессе удаления или очистки кислого газа. Снижение температуры или увеличение давления кислого газа, содержащего воду, в определенном диапазоне, например, наблюдаемое в случае пропускания кислого газа через компрессор, приводит к конденсации некоторого количества воды из газовой в жидкую фазу. При некоторой температуре, все еще выше температуры замерзания воды, из воды и кислого газа может начаться образование подобных твердым структур, называемых газовыми гидратами. Температура, при которой может начаться образование гидратов, называется температурой гидратообразования (HFT), которая варьируется с давлением, составом и содержанием воды в смеси. Гидраты представляют собой физическое объединение воды и малых молекул, в результате чего образуется соединение, внешне похожее на лед, но имеющее свойства и структуру, отличные от таковых для льда. Гидраты также известны как газовые клатраты. Гидраты представляют собой проблему, поскольку они могут приводить к снижению теплопередачи, значительным перепадам давления, засорению и прерываниям процесса производства, а также являются фактором опасности.Acid gases usually contain water. Acid gases of natural origin are usually saturated with water in the reservoir, and gases formed during combustion are present together with water obtained from the reaction of hydrogen and oxygen in the combustion process. Virtually all acid gases eventually become saturated with water vapor at some point in time during the acid gas removal or purification process. Decreasing the temperature or increasing the pressure of the water-containing acid gas within a certain range, such as that observed when the acid gas is passed through a compressor, causes some water to condense from the gas phase to the liquid phase. At some temperature, still above the freezing point of water, solid-like structures called gas hydrates can begin to form from water and acid gas. The temperature at which hydrate formation can begin is called the Hydrate Formation Temperature (HFT), which varies with the pressure, composition, and water content of the mixture. Hydrates are a physical combination of water and small molecules, resulting in a compound that looks like ice, but has properties and structure different from those of ice. Hydrates are also known as gas clathrates. Hydrates are a problem because they can lead to reduced heat transfer, significant pressure drops, fouling and process interruptions, and are a hazard.

Образование водной фазы в любой газовой системе является нежелательным, поскольку способствует коррозии, может приводить к образованию газовых гидратов и может вызывать механические и эксплуатационные неисправности. Водная фаза является особенно нежелательной в системе кислого газа, поскольку образующаяся водная фаза является кислой, что приводит к значительному возрастанию скорости коррозии и, как правило, приводит к получению значений HFT выше, чем для некислых газов.The formation of an aqueous phase in any gas system is undesirable because it promotes corrosion, can lead to the formation of gas hydrates, and can cause mechanical and operational failures. The aqueous phase is particularly undesirable in an acid gas system because the resulting aqueous phase is acidic, which leads to a significant increase in the corrosion rate and generally results in higher HFT values than for non-acidic gases.

В табл. А приведены уровни коррозии, наблюдаемой для мягкой стали, при различных концентрациях компонентов кислых газов в воде.In table. A shows the levels of corrosion observed for mild steel at various concentrations of acid gas components in water.

Таблица АTable A

Коррозия мягкой стали под действием __________диоксида углерода и других газов в воде*__________Corrosion of mild steel by __________ carbon dioxide and other gases in water ___________

О2 конц. PpmAbout 2 conc. ppm H2S конц. PpmH 2 S conc. ppm Коррозия мил/год СО2 конц, 200рртCorrosion mil/year CO 2 conc, 200ppt Коррозия мил/год СО2 конц, бООрртCorrosion mil/yr CO 2 conc, bOOrrt 8,8 8.8 0 0 28 28 60 60 4,3 4.3 0 0 18 18 44 44 1,6 1.6 0 0 12 12 34 34 0,4 0.4 0 0 17 17 27 27 0,5 0.5 35 35 6 6 6 6 0,5 0.5 150 150 15 15 16 16 0,5 0.5 400 400 17 17 21 21

* Температура 80°F (26,67°C), время воздействия 72 ч.* Temperature 80°F (26.67°C), exposure time 72 hours.

Источник: данные из Watkins and Kincheloe (1958) и Watkins and Wright (1953).Source: data from Watkins and Kincheloe (1958) and Watkins and Wright (1953).

Хотя описание сфокусировано на кислом газе, специалистам в данной области техники понятно, что методология и концепция подходят для выделения конденсируемых компонентов из любого потока жидкости, демонстрирующего положительный коэффициент Джоуля-Томсона.Although the description is focused on the acid gas, those skilled in the art will appreciate that the methodology and concept are suitable for isolating condensable components from any liquid stream exhibiting a positive Joule-Thomson coefficient.

Описание изобретенияDescription of the invention

Одна из задач одного из вариантов реализации настоящего изобретения заключается в создании способа удаления конденсируемых компонентов из жидкости, содержащей конденсируемые компоненты, включающего оптимизацию температуры исходного сырьевого потока, содержащего конденсируемые компоненты, при помощи теплообмена и охлаждение с обеспечением конденсации жидкостей изOne of the objectives of one of the embodiments of the present invention is to provide a method for removing condensable components from a liquid containing condensable components, including optimizing the temperature of the initial raw material stream containing condensable components, using heat exchange and cooling to ensure the condensation of liquids from

- 1 042002 потока и удаление указанных жидкостей с получением потока газа; сжатие и доохлаждение указанного потока газа с получением потока высокого давления; расширение по меньшей мере части потока высокого давления с получением охлажденного потока низкого давления; смешивание указанного охлажденного потока низкого давления с указанным исходным сырьевым потоком с обеспечением улучшения охлаждения и конденсации конденсируемых компонентов в указанном исходном сырьевом потоке с получением смеси; разделение указанной смеси на поток жидкости и поток газа и приведение указанного потока жидкости и указанного потока газа в контакт с исходным сырьевым потоком с обеспечением теплообмена за счет теплообмена газ-жидкость последовательно с теплообменом газ-газ.- 1 042002 flow and removal of these liquids to obtain a gas flow; compressing and post-cooling said gas stream to obtain a high pressure stream; expanding at least a portion of the high pressure stream to obtain a cooled low pressure stream; mixing said low pressure chilled stream with said feed stream to improve cooling and condensation of the condensable components in said feed stream to form a mixture; separating said mixture into a liquid stream and a gas stream and bringing said liquid stream and said gas stream into contact with the feedstock stream to provide heat exchange due to gas-liquid heat exchange in series with gas-gas heat exchange.

Как показано на фиг. 1 и 2, содержание воды в кислом газе пропорционально температуре и примерно до 400 фунт/дюйм2 (абс.) (27,58 бар) для H2S и 900 фунт/дюйм2 (абс.) (62,05 бар) для СО2 обратно пропорционально давлению. В указанных пределах более высокие значения давления и более низкие значения температуры способствуют получению более низких значений содержания воды в кислых газах.As shown in FIG. 1 and 2, the water content of the acid gas is proportional to temperature and up to about 400 psi (abs.) (27.58 bar) for H 2 S and 900 psi (abs.) (62.05 bar) for CO 2 is inversely proportional to pressure. Within these limits, higher pressures and lower temperatures tend to produce lower water content in the acid gases.

Осушка представляет собой процесс удаления воды с минимизированием или предотвращением таким образом образования гидрата и свободной воды. В кислом газе с относительно высокой концентрацией H2S достаточное количество воды обычно удаляется при проведении охлаждения между стадиями обычного многостадийного сжатия с получением плотной фазы (давление несколько выше критического давления жидкости, также известное как сверхкритическое), следовательно, не требуется проведение отдельного процесса осушки. При увеличении содержания СО2 в кислом газе удаление достаточного количества воды при проведении только стадии сжатия затрудняется, и, как правило, требуется проведение отдельного процесса осушки.Drying is the process of removing water, thereby minimizing or preventing the formation of hydrate and free water. In an acid gas with a relatively high concentration of H 2 S, sufficient water is usually removed by conducting cooling between the stages of conventional multi-stage compression to obtain a dense phase (a pressure slightly above the critical pressure of the liquid, also known as supercritical), therefore, a separate drying process is not required. As the CO 2 content of the acid gas increases, it becomes difficult to remove sufficient water in the compression step alone, and a separate drying process is generally required.

Обычные способы осушки газов представляют собой адсорбцию твердым поглотителем влаги, абсорбцию жидким поглотителем влаги, охлаждение, мембранное разделение и отдувку сухим газом. Наиболее распространенными способами являются адсорбция твердым осушителем и абсорбция жидким осушителем.Common methods for drying gases are adsorption with a solid desiccant, absorption with a liquid desiccant, cooling, membrane separation, and dry gas stripping. The most common methods are adsorption with a solid desiccant and absorption with a liquid desiccant.

Осушку гликолем, способ абсорбции жидким поглотителем влаги, как правило, считают предпочтительной с эксплуатационной и экономической точек зрения в большинстве областей применения. Указанные способы осушки с применением жидкого поглотителя влаги обладают несколькими недостатками:Glycol drying, a liquid desiccant absorption process, is generally considered to be the preferred operating and economic point of view in most applications. These drying methods using a liquid desiccant have several disadvantages:

потери гликоля при высоком давлении СО2 могут быть значительными;glycol losses at high CO 2 pressure can be significant;

избыток кислорода, обычно встречаемый в кислых газах, образующихся при горении, значительно увеличивает коррозию и ускоряет разложение гликоля при более высоких температурах регенерации, что требует включения непрерывного процесса восстановления гликоля;excess oxygen, commonly found in acid gases from combustion, greatly increases corrosion and accelerates glycol degradation at higher regeneration temperatures, necessitating the inclusion of a continuous glycol recovery process;

требуется проведение мониторинга и обработки гликоля для поддержания рН в требуемом диапазоне;monitoring and treatment of the glycol is required to maintain the pH in the required range;

оборудование для осушки обычно производят из дорогостоящих коррозионностойких металлов, таких как нержавеющая сталь, для обеспечения возможности работы с образующимися кислыми жидкостями;Drying equipment is usually made from expensive corrosion-resistant metals such as stainless steel to handle acidic fluids that are produced;

гликоль обычно нагревают до температуры до 400°F (204,4°C) для регенерации, в результате чего вода испаряется, и абсорбированные кислые газы и другие загрязняющие примеси, также абсорбированные гликолем, такие как летучие органические соединения (ЛОС), как правило, бензол, толуол, этилбензол и ксилол (БТЭК), и любые отдувочные газы, выбрасываются в атмосферу. Контролирование указанных неорганизованных выбросов загрязняющих примесей обычно требует использования дорогостоящего оборудования для улавливания паров и является фактором возможного дальнейшего загрязнения кислородом;the glycol is typically heated up to 400°F (204.4°C) to regenerate, causing the water to evaporate and absorbed acid gases and other contaminants also absorbed by the glycol, such as volatile organic compounds (VOCs), typically benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX), and any stripping gases, are emitted to the atmosphere. The control of these fugitive emissions of contaminants usually requires the use of expensive vapor recovery equipment and is a factor in possible further oxygen pollution;

потребности в энергоресурсах в указанных процессах являются высокими и включают топливо, используемое для регенерации гликоля, и энергию, необходимую для перекачки гликоля и работы оборудования для улавливания паров;the energy requirements for these processes are high and include the fuel used to regenerate the glycol and the energy required to pump the glycol and operate the vapor recovery equipment;

образуются значительные общие выбросы в пересчете на диоксид углерода, являющиеся результатом производства оборудования для осушки, и СО2, образующийся из энергоресурсов, требует применения такой системы и подготовки гликоля, используемого в процессе осушки.there are significant total emissions in terms of carbon dioxide resulting from the production of drying equipment, and CO 2 generated from energy resources requires the use of such a system and the preparation of glycol used in the drying process.

В осушке путем охлаждения используют снижение способности газов удерживать воду при снижении их температуры. Снижения температуры можно достичь косвенно при помощи теплообмена в результате процесса внешнего охлаждения или другого способа снижения температуры или непосредственно за счет расширения самого газа. Непосредственное расширение газа представляет собой изоэнтропийное расширение, например, в турбодетандере, или изоэнтальпийное расширение, например, с применением клапана Джоуля-Томсона (JT), используемого в обычных дроссельных установках, или при помощи процесса охлаждения и сжатия газа. Установка специализированных блоков непрямого охлаждения только с целью проведения осушки обычно является экономически нецелесообразной.Drying by cooling uses the reduction in the ability of gases to hold water when their temperature decreases. Temperature reduction can be achieved indirectly by heat transfer from an external cooling process or other method of temperature reduction, or directly by expansion of the gas itself. Direct expansion of the gas is isentropic expansion, eg in a turbo expander, or isenthalpic expansion, eg using a Joule-Thomson (JT) valve used in conventional throttling systems, or by a process of cooling and compressing the gas. Installing specialized indirect cooling units for the sole purpose of dehumidification is usually not economically viable.

В способах осушки при помощи как непосредственного изоэнтальпийного, так и изоэнтропийного охлаждения, используют расширительное устройство, низкотемпературный сепаратор и по меньшей мере один теплообменник для выделения максимально возможного количества энергии из процесса. В са- 2 042002 мом простом варианте весь газ расширяется, изоэнтальпийно или изоэнтропийно, от более высоких значений давления до более низких значений давления с обеспечением температуры жидкости, достаточно низкой для конденсации воды. Конденсированную воду удаляют из процесса в низкотемпературном сепараторе и остаточный по существу сухой газ с низкой температурой используют для предварительного охлаждения поступающей жидкости, что позволяет улучшить термический КПД процесса. При применении при переработке поступающей нефти и газа указанную установку обычно называют дроссельной установкой или блоком контролирования точки росы (DPCU).Both direct isenthalpic and isentropic refrigeration drying methods use an expansion device, a low temperature separator, and at least one heat exchanger to extract as much energy as possible from the process. In its simplest form, all of the gas expands, isoenthalpically or isentropically, from higher pressures to lower pressures while maintaining a liquid temperature low enough to condense water. Condensed water is removed from the process in a low temperature separator and the residual low temperature substantially dry gas is used to pre-cool the incoming liquid, thereby improving the thermal efficiency of the process. In incoming oil and gas processing applications, this unit is commonly referred to as a throttle unit or dew point control unit (DPCU).

В случае изоэнтропийного расширения расширение осуществляют при помощи расширителя, и энергию, получаемую при помощи расширителя, обычно используют для частичного повторного сжатия отходящего сухого газа.In the case of isentropic expansion, the expansion is carried out by means of an expander, and the energy obtained by means of the expander is usually used to partially recompress the dry off-gas.

Выбор в пользу применения изоэнтропийного или изоэнтальпийного расширения зависит от количества воды, которое требует удаления, и, следовательно, от требуемой величины снижения температуры. Изоэнтропийное расширение позволяет достигать более низких температур. С точки зрения капитальных затрат изоэнтропийный процесс является значительно более дорогостоящим, но возможность выделять энергию компенсирует этот недостаток. С точки зрения эксплуатации и технического обслуживания изоэнтальпийный процесс обладает преимуществом, поскольку является механически и эксплуатационно простым и подходит для большинства областей применения. Нивелирующим недостатком изоэнтальпийного процесса является необходимость дополнительного расхода энергии из-за повышенных требований к процессу сжатия.The choice to use isentropic or isenthalpic expansion depends on the amount of water that needs to be removed and hence on the amount of temperature reduction required. Isentropic expansion allows lower temperatures to be reached. From the point of view of capital costs, the isentropic process is much more expensive, but the ability to release energy compensates for this disadvantage. From an operation and maintenance point of view, the isenthalpic process has the advantage of being mechanically and operationally simple and suitable for most applications. The leveling disadvantage of the isenthalpy process is the need for additional energy consumption due to the increased requirements for the compression process.

Общий недостаток любого из процессов осушки при помощи охлаждения заключается в том, что в большинстве областей применения для достижения требуемого уровня осушки требуется обеспечение охлаждения потока газа до температуры, близкой или меньшей, чем температура гидратообразования (HFT). Для обеспечения надежной работы для снижения HFT обычно применяют непрерывное добавление термодинамического ингибитора гидратообразования, такого как гликоль или метанол. При необходимости можно выделять гликоль и метанол, но при этом требуется проведение отдельного процесса регенерации, а он включает все проблемы, описанные ранее для осушки жидким осушителем. Обычно применяют метанол без его выделения, поскольку метанол является относительно безвредным и оказывает меньшее влияние на последующие процессы по сравнению с гликолем, хотя данный вариант обычно приводит к более высоким эксплуатационным расходам. Интересно, что метанол не только подходит для применения в качестве ингибитора гидратообразования, но также дополнительно снижает содержание воды по сравнению с простым снижением температуры. Таким образом, обеспечивается улучшение осушки.A common disadvantage of any of the cooling-assisted drying processes is that in most applications it is necessary to ensure that the gas stream is cooled to a temperature near or below the Hydrate Formation Temperature (HFT) to achieve the desired level of drying. To ensure reliable operation, continuous addition of a thermodynamic hydrate inhibitor such as glycol or methanol is commonly used to reduce HFT. Glycol and methanol can be recovered if required, but this requires a separate regeneration process, which includes all the problems previously described for drying with a liquid desiccant. Usually, methanol is used without isolating it, since methanol is relatively harmless and has less impact on downstream processes than glycol, although this option usually results in higher operating costs. Interestingly, methanol is not only suitable for use as a hydrate inhibitor, but also further reduces water content compared to simply lowering the temperature. Thus, drying is improved.

Очевидно, что существует потребность в процессе осушки потоков кислых газов, который является эффективным и экономически выгодным, а также лишен проблем, связанных с обычными процессами осушки.Clearly, there is a need for a process for drying acid gas streams that is efficient and cost effective, and free of the problems associated with conventional drying processes.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Отличительные признаки настоящего изобретения более очевидны благодаря нижеследующему подробному описанию со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены:Distinctive features of the present invention are more apparent due to the following detailed description with reference to the accompanying drawings, which show:

на фиг. 1 - графическое изображение содержания воды при насыщении для различных жидкостей, кислых газов и метана (СН4) при 100°F (37,78°C) в диапазоне давлений;in fig. 1 is a graphical representation of water content at saturation for various liquids, acid gases and methane (CH 4 ) at 100°F (37.78°C) over a range of pressures;

на фиг. 2 - графическое изображение содержания воды при насыщении для смесей со значительным содержанием СО2 и метана (CH4) при 100°F (37,78°C) в диапазоне давлений;in fig. 2 is a graphical representation of water content at saturation for mixtures with a significant content of CO 2 and methane (CH 4 ) at 100°F (37.78°C) in the pressure range;

на фиг. 3 - графическое изображение потерь гликоля в способах с высоким давлением СО2, известных из уровня техники;in fig. 3 is a graphical representation of glycol losses in high pressure CO 2 processes known in the art;

на фиг. 4А - схематическое изображение изоэнтальпийного процесса осушки в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения для насыщенного водой потока жидкости, содержащего 10о% СО2;in fig. 4A is a schematic representation of an isenthalpic drying process in accordance with one embodiment of the present invention for a water-saturated liquid stream containing 10°% CO 2 ;

на фиг. 4В - схематическое изображение изоэнтальпийного процесса осушки в соответствии с фиг. 4А для потока жидкости, содержащего 80% СО2 и 20% H2S;in fig. 4B is a schematic representation of the isenthalpy drying process according to FIG. 4A for a liquid stream containing 80% CO 2 and 20% H2S;

на фиг. 5А и 5В - схематически представлены изоэнтальпийные процессы осушки в соответствии с фиг. 4А и 4В, содержащие теплообменник для нагревания частично расширенного отводимого потока для предотвращения гидратообразования в основном входящем потоке процесса перед дальнейшим расширением отводимого потока для достижения требуемого снижения температуры;in fig. 5A and 5B are schematic representations of isenthalpy drying processes according to FIG. 4A and 4B comprising a heat exchanger for heating the partially expanded effluent to prevent hydrate formation in the main process feed stream before further expansion of the effluent to achieve the desired temperature reduction;

на фиг. 6А и 6В - схематическое изображение изоэнтальпийных процессов осушки в соответствии с фиг. 4А и 4В, содержащих низкотемпературный сепаратор для удаления воды из потока жидкости перед повторным введением в него отводимого потока и непрерывным введением ингибитора гидратообразования;in fig. 6A and 6B are schematic representations of isenthalpy drying processes according to FIG. 4A and 4B comprising a low temperature separator for removing water from the liquid stream prior to reintroducing the effluent stream and continuously introducing a hydrate inhibitor;

на фиг. 7 - схематическое изображение многостадийного изоэнтальпийного процесса в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения;in fig. 7 is a schematic representation of a multi-stage isenthalpy process in accordance with one embodiment of the present invention;

на фиг. 8 - схематическое изображение многостадийного изоэнтропийного процесса в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения, в котором один из клапанов Джоуля-Томсона заменен на изоэнтропийный жидкостной расширитель;in fig. 8 is a schematic representation of a multi-stage isentropic process in accordance with one embodiment of the present invention, in which one of the Joule-Thomson valves is replaced by an isentropic fluid expander;

- 3 042002 на фиг. 9 - графическое изображение другого варианта реализации настоящего изобретения;- 3 042002 in FIG. 9 is a graphical representation of another embodiment of the present invention;

на фиг. 10 - схематическое изображение другого варианта технологии, входящей в объем настоящего изобретения.in fig. 10 is a schematic representation of another embodiment of the technology within the scope of the present invention.

Приведенные примеры подразумевают функционирование в стационарном режиме. Другие аспекты направлены на модифицирование ввода в эксплуатацию, устранения неполадок при эксплуатации и завершение работы для коммерческих операций. Один простой пример заключается в том, что в первые минуты после запуска и в периоды устранения внешних неполадок температуры и скорости отводимых потоков могут не соответствовать значениям для стационарного рабочего состояния, предусмотренным технологической схемой процесса. Без внесения в технологическую схему изменений, нивелирующих указанный аспект, возникает вероятность образования гидратов. Таким образом, варианты реализации настоящего изобретения предусматривают возможность добавления термодинамического ингибитора гидратообразования, такого как метанол, для временной защиты от гидратообразования при нестационарном режиме функционирования.The examples given assume operation in a stationary mode. Other aspects are focused on modifying commissioning, troubleshooting operations, and completing work for commercial operations. One simple example is that in the first minutes after start-up and during periods of external troubleshooting, the temperatures and bleed streams may not match the steady-state operating state values provided by the process flowsheet. Without making changes to the technological scheme that level this aspect, there is a possibility of hydrate formation. Thus, embodiments of the present invention provide for the addition of a thermodynamic hydrate inhibitor, such as methanol, for temporary protection against hydrate formation during transient operation.

Аналогичные цифровые обозначения, используемые на чертежах, обозначают аналогичные элементы.Like reference numerals used throughout the drawings refer to like elements.

Лучший вариант реализации настоящего изобретенияThe best embodiment of the present invention

В вариантах реализации настоящего изобретения используют преимущество термодинамического свойства типичных кислых газов, которое позволяет использовать их в качестве охладителя. Такие газы демонстрируют относительно большое снижение температуры при заданном снижении давления в пределах рабочей области процесса. Большое снижение температуры используют для охлаждения отводимого потока сырья, который затем повторно применяют для охлаждения потока сырья. Таким образом, в данном способе при помощи повторного применения осуществляют автоохлаждение. Эффекта Джоуля-Томсона достигают путем изоэнтальпийного расширения газа при помощи дроссельного устройства, как правило, регулирующего клапана. При изоэнтальпийном расширении отсутствуют потери на внешнюю работу газа. Скорость изменения температуры по отношению к давлению жидкости представляет собой коэффициент Джоуля-Томсона (Кельвина). Например, коэффициент Джоуля-Томсона (JT) для диоксида углерода при 50°С и 60 атм (60,79 бар) примерно в 5,6 раза больше, чем для азота при тех же условиях. Следовательно, снижение температуры для СО2 примерно в 5,6 раза больше, чем для азота при таком же снижении давления в аналогичных условиях. Значения коэффициента JT также доступны для H2S, SO2 и других кислых газов, а также для углеводородов и инертных газов, таких как азот и кислород, которые могут наблюдаться.Embodiments of the present invention take advantage of the thermodynamic property of typical acid gases, which allows them to be used as a coolant. Such gases exhibit a relatively large temperature drop for a given pressure drop within the process envelope. The large temperature drop is used to cool the effluent feed stream, which is then reused to cool the feed stream. Thus, in this method, auto-cooling is carried out by means of repeated application. The Joule-Thomson effect is achieved by isenthalpy expansion of the gas using a throttling device, usually a control valve. With isenthalpic expansion, there are no losses due to the external work of the gas. The rate of change of temperature relative to fluid pressure is the Joule-Thomson (Kelvin) coefficient. For example, the Joule-Thomson coefficient (JT) for carbon dioxide at 50°C and 60 atm (60.79 bar) is about 5.6 times greater than for nitrogen under the same conditions. Therefore, the temperature drop for CO2 is about 5.6 times greater than for nitrogen at the same pressure drop under similar conditions. JT coefficient values are also available for H2S, SO2 and other acid gases, as well as for hydrocarbons and inert gases such as nitrogen and oxygen, which may be observed.

Кислые газы, подвергаемые обработке в коммерческих целях, таких как повышение нефтеотдачи (EOR) или улавливание и хранение диоксида углерода (CCS), для транспортировки и/или секвестрации обычно подвергают сжатию до сверхкритических значений давления с получением так называемой плотной фазы. Для получения плотной фазы сжатие обычно проводят более чем в одну стадию путем сжатия в центробежном компрессоре, сжатия в поршневом компрессоре или ударного сжатия в зависимости от исходного давления. Разница в давлении между стадиями обеспечивает возможность выгодного использования свойств пара, связанных с коэффициентом JT.Acid gases treated for commercial purposes such as enhanced oil recovery (EOR) or carbon dioxide capture and storage (CCS) for transport and/or sequestration are typically compressed to supercritical pressures to form a so-called dense phase. To obtain a dense phase, compression is usually carried out in more than one stage by compression in a centrifugal compressor, compression in a reciprocating compressor, or impact compression, depending on the initial pressure. The difference in pressure between stages allows the steam properties associated with the JT to be taken advantage of.

Процесс сжатия проводят в двух отдельных областях относительно критической точки сжимаемой жидкости. На стадиях сжатия в первой области жидкость находится в субкритическом состоянии, а на стадиях сжатия во второй области давление жидкости превышает критическое давление, и указанные стадии могут быть проведены при помощи оборудования для сжатия и насосного оборудования. Входящий поток поступает в первую область сжатия, обеспечивающую субкритические параметры, и полагают, что поток насыщен водой. Часть воды естественным образом удаляют в процессе сжатия при проведении различных стадий в первой области.The compression process is carried out in two separate areas relative to the critical point of the compressible fluid. In the compression stages in the first region, the liquid is in a subcritical state, and in the compression stages in the second region, the liquid pressure exceeds the critical pressure, and these stages can be carried out using compression equipment and pumping equipment. The incoming stream enters the first compression region, which provides subcritical parameters, and it is believed that the stream is saturated with water. Part of the water is naturally removed during the compression process during the various stages in the first region.

В вариантах реализации настоящего изобретения отводимый поток жидкости после этапа доохлаждения на одной из стадий сжатия, как правило, при давлении около критического или выше, расширяется до давления всасывания для этой же стадии, или предыдущей стадии, если требуется дополнительное снижение температуры. Полученную пониженную температуру расширенного отводимого потока используют для охлаждения основного поступающего потока жидкости, сперва путем теплообмена, при необходимости, и затем путем непосредственного смешивания отводимого потока с основным потоком жидкости. Полученное снижение температуры смешанного потока приводит к конденсации дополнительного количества воды из газа. Требуемое охлаждение зависит от минимального содержания воды, требуемого для того, чтобы состав потока удовлетворял техническим условиям процесса, таким как температура точки росы по влаге и/или температура гидратообразования.In embodiments of the present invention, the bleed liquid stream after a post-cooling step in one of the compression stages, typically at or above the critical pressure, is expanded to the suction pressure for the same stage, or a previous stage if additional temperature reduction is required. The resulting reduced temperature of the expanded bleed stream is used to cool the main incoming liquid stream, first by heat exchange, if necessary, and then by direct mixing of the bleed stream with the main liquid stream. The resulting decrease in the temperature of the mixed stream leads to the condensation of additional water from the gas. The required cooling depends on the minimum water content required to ensure that the stream composition satisfies the process specifications, such as moisture dew point temperature and/or hydrate formation temperature.

Далее приведены примеры, иллюстрирующие варианты реализации настоящего изобретения, в частности:The following are examples illustrating embodiments of the present invention, in particular:

пример 1 - базовый вариант реализации;example 1 - basic implementation;

пример 2 - с применением низкотемпературного сепаратора (LTS);example 2 - using a low temperature separator (LTS);

пример 3 - с применением теплообменника (HEX);example 3 - using a heat exchanger (HEX);

пример 4 - многостадийный изоэнтальпийный вариант реализации и пример 5 - многостадийный изоэнтропийный и изоэнтальпийный вариант реализации.example 4 is a multi-stage isenthalpic embodiment; and example 5 is a multi-stage isentropic and isenthalpic embodiment.

- 4 042002- 4 042002

В примерах 1-3 показано применение потоков различных составов, в частности, потока, содержащего 100% СО2, и потока, содержащего 80% СО2 и 20% H2S. Тем не менее, следует отметить, что варианты реализации настоящего изобретения подходят для потоков, содержащих различные количества H2S и содержащих SO2, NOx и любые другие газообразные смеси с относительно большими коэффициентами JT.Examples 1-3 show the use of streams of various compositions, in particular a stream containing 100% CO2 and a stream containing 80% CO2 and 20% H2S. However, it should be noted that embodiments of the present invention are suitable for streams containing various amounts of H2S and containing SO 2 , NO x and any other gaseous mixtures with relatively large JT coefficients.

В примерах 4 и 5 представлены низкотемпературные характеристики вариантов реализации настоящего изобретения, а также различия между изоэнтальпийным и изоэнтропийным процессами.Examples 4 and 5 present the low temperature performance of embodiments of the present invention, as well as the differences between isenthalpic and isentropic processes.

Пример 1. Базовый.Example 1. Basic.

В варианте реализации настоящего изобретения, представленном на фиг. 4А и 4В, сырьевой поток 10 кислого газа, насыщенный водой, подают на стадию 12 разрежения, на которой его подвергают сжатию 14 до давления всасывания следующей стадии 16. Горячий сжатый пар 14 охлаждают 18 при помощи доохладителя 20, в результате чего происходит конденсация части воды и других конденсируемых компонентов из сырьевого потока. Конденсированную жидкость, содержащую воду, отделяют 22 в сепараторе 24 далее на конечной стадии сжатия. Насыщенный газ 26 из сепаратора 24 подвергают дополнительному сжатию на стадии 28 и повторно доохлаждают на стадии 30.In the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A and 4B, the water-saturated acid gas feed stream 10 enters a dilution stage 12 where it is compressed 14 to the suction pressure of the next stage 16. The hot compressed vapor 14 is cooled 18 by an aftercooler 20, whereby a portion of the water is condensed. and other condensable components from the feed stream. The condensed liquid containing water is separated 22 in a separator 24 further in the final compression stage. Saturated gas 26 from separator 24 is subjected to additional compression at stage 28 and re-cooled at stage 30.

Отводимый поток 32 из сжатого и доохлажденного потока жидкости отделяют и изоэнтальпийно расширяют 34 при помощи клапана Джоуля-Томсона (TCV) 36 до нижнего давления всасывания указанной стадии 16 сжатия. Расширение приводит к снижению температуры, величина которого зависит от величины снижения давления и состава потока жидкости. Холодный поток 38 объединяют с доохлажденным потоком 18, образующимся на предыдущей стадии сжатия, с получением объединенного потока 40, имеющего температуру, сниженную достаточно для конденсации требуемого количества воды.The bleed stream 32 from the compressed and sub-cooled liquid stream is separated and isoenthalpically expanded 34 by means of a Joule-Thomson valve (TCV) 36 to the lower suction pressure of said compression stage 16. The expansion results in a decrease in temperature, the magnitude of which depends on the magnitude of the pressure reduction and the composition of the fluid stream. The cold stream 38 is combined with the pre-cooled stream 18 from the previous compression stage to form a combined stream 40 at a temperature reduced enough to condense the required amount of water.

Как показано на фиг. 4А, для сырьевого потока, содержащего 100% СО2, температура снизилась до примерно 87°F (30,55°C), и конечное содержание воды снизилось до примерно 73 фунт/миллион стандартных кубических футов (MMscf) (1170 мг/м3), что приводит к получению температуры гидратообразования (HFT) 30°F (-1,11°С).As shown in FIG. 4A, for a feed stream containing 100% CO2, the temperature dropped to about 87°F (30.55°C) and the final water content dropped to about 73 lb/million standard cubic feet (MMscf) (1170 mg/m 3 ) , resulting in a hydrate formation temperature (HFT) of 30°F (-1.11°C).

Как показано на фиг. 4В, для сырьевого потока, содержащего 80% СО2 и 20% H2S, требуется снижение температуры только лишь до примерно 93°F (33,89°C) для получения конечного содержания воды примерно 89 фунт/MMscf (1426 мг/м3), что приводит к получению температуры гидратообразования (HFT) 30°F (-1,11°С).As shown in FIG. 4B, a feed stream containing 80% CO 2 and 20% H 2 S requires only a temperature reduction to about 93°F (33.89°C) to obtain a final water content of about 89 lb/MMscf (1426 mg/m 3 ), resulting in a hydrate formation temperature (HFT) of 30°F (-1.11°C).

Пример 2. Теплообменник (HEX).Example 2 Heat exchanger (HEX).

В случаях, когда состав сырьевого потока в комбинации с большим снижением давления приводит к получению температуры потока, которая ниже температуры гидратообразования основного неосушенного сырьевого потока, вариант реализации, представленный на фиг. 4А и 4В, может быть модифицирован путем включения теплообменника (HEX).In cases where the composition of the feed stream, in combination with a large reduction in pressure, results in a stream temperature that is below the hydrate formation temperature of the main raw feed stream, the embodiment shown in FIG. 4A and 4B can be modified by including a heat exchanger (HEX).

На фиг. 5А и 5В базовый вариант реализации модифицирован таким образом, чтобы устранить необходимость непрерывного введения ингибитора гидратообразования, применяемого в обычных процессах охлаждения.In FIG. 5A and 5B, the basic embodiment has been modified to eliminate the need for continuous addition of a hydrate inhibitor used in conventional refrigeration processes.

На фиг. 5А и 5В отводимый поток 34 частично расширяют 42 при помощи второго клапана Джоуля-Томсона (JTV) 44. Затем температуру частично расширенного потока повышают в теплообменнике 46 перед дальнейшим расширением потока 48 при помощи клапана Джоуля-Томсона (TCV) 50. Таким образом, температуры частично и полностью расширенных потоков 42, 48 поддерживают на уровне, выше соответствующих температур гидратообразования основного неосушенного сырьевого потока.In FIG. 5A and 5B, effluent stream 34 is partially expanded 42 by a second Joule-Thomson valve (JTV) 44. The temperature of the partially expanded stream is then raised in heat exchanger 46 before further expansion of stream 48 by a Joule-Thomson valve (TCV) 50. Thus, temperatures the partially and fully expanded streams 42, 48 are maintained above the respective hydrate formation temperatures of the main raw feed stream.

В примере 2 температуру гидратообразования устанавливали на уровне 15°F (-9,44°С).In Example 2, the hydrate temperature was set at 15°F (-9.44°C).

Как показано на фиг. 5А, для сырьевого потока, содержащего 100% СО2, требуется снижение температуры до примерно 73°F (22,78°C) для получения конечного содержания воды примерно 51 фунт/MMscf (817 мг/м3), что приводит к получению температуры гидратообразования 15°F (-9,44°C).As shown in FIG. 5A, a feed stream containing 100% CO 2 requires a temperature reduction to about 73°F (22.78°C) to obtain a final water content of approximately 51 lb/MMscf (817 mg/m 3 ), resulting in a temperature hydrate formation 15°F (-9.44°C).

Как показано на фиг. 5В, для сырьевого потока, содержащего 80% СО2 и 20% H2S, температуру снижали до примерно 79°F (26,11°C) для получения конечного содержания воды примерно 64 aeyn/MMscf (1026 мг/м3), что приводит к получению температуры гидратообразования 15°F (-9,44°C).As shown in FIG. 5B, for a feed stream containing 80% CO 2 and 20% H2S, the temperature was reduced to about 79°F (26.11°C) to give a final water content of about 64 aeyn/MMscf (1026 mg/m 3 ), resulting in to obtain a hydrate temperature of 15°F (-9.44°C).

Пример 3. Низкотемпературный сепаратор (LTS).Example 3 Low Temperature Separator (LTS)

На фиг. 6А и 6В в качестве альтернативы варианту реализации, описанному в примере 2, представлен вариант реализации настоящего изобретения с применением дополнительного сепаратора, в котором наблюдается значительное снижение температуры.In FIG. 6A and 6B, as an alternative to the embodiment described in Example 2, an embodiment of the present invention using an additional separator is shown, in which a significant decrease in temperature is observed.

Как показано на фиг. 6А и 6В, 46 и JTV 44 из фиг. 5А и 5В заменены на второй низкотемпературный сепаратор (LTS) 52. Отводимый поток 54 расширяют 56 при помощи клапана Джоуля-Томсона (TCV) 44. Первый сепаратор 24 предназначен для удаления максимально возможного количества воды из сырьевого потока перед повторным введением расширенного отводимого потока 48. В расширенный отводимый поток 48 предусмотрено введение ингибитора гидратообразования, если согласно технологической схеме процесса требуется обеспечение температуры расширенного отводимого потока ниже 32°F (0°C). Раннее удаление воды приводит к снижению величины требуемого охлаждения для соответствия техническим условиям и, если позволяют условия, к снижению требуемого количества ингибитора гидратообразования.As shown in FIG. 6A and 6B, 46 and JTV 44 of FIG. 5A and 5B have been replaced with a second low temperature separator (LTS) 52. The effluent stream 54 is expanded 56 by a Joule-Thomson valve (TCV) 44. The first separator 24 is designed to remove as much water as possible from the feed stream before reintroducing the expanded effluent stream 48. Expanded effluent stream 48 is provided with a hydrate inhibitor if the process flowsheet requires the expanded effluent temperature to be below 32°F (0°C). Early removal of the water results in a reduction in the amount of cooling required to meet specifications and, if conditions permit, in a reduction in the amount of hydrate inhibitor required.

- 5 042002- 5 042002

В примере 3 температуру гидратообразования устанавливали на уровне 0°F (-17,78°С).In Example 3, the hydrate temperature was set at 0°F (-17.78°C).

Как показано на фиг. 6А, для сырьевого потока, содержащего 100% СО2, требуется снижение температуры до 62°F (16,67°C) для получения конечного содержания воды примерно 36 фунт/MMscf (577 мг/м3) для соответствия заданной температуре гидратообразования, равной 0°F (-17,78°C).As shown in FIG. 6A, a feed stream containing 100% CO2 requires a temperature reduction to 62°F (16.67°C) to obtain a final water content of approximately 36 lb/MMscf (577 mg/m 3 ) to meet the target hydrate temperature of 0 °F (-17.78°C).

Как показано на фиг. 6В, для сырьевого потока, содержащего 80% СО2 и 20% H2S, требуется снижение температуры до примерно 67°F (19,44°C) для получения конечного содержания воды примерно 45 фунт/MMscf (721 мг/м3) для получения заданной температуры гидратообразования, равной 0°F (-17,78°C).As shown in FIG. 6B, a feed stream containing 80% CO 2 and 20% H2S requires a temperature reduction to about 67°F (19.44°C) to obtain a final water content of approximately 45 lb/MMscf (721 mg/m 3 ) to obtain a target hydrate formation temperature of 0°F (-17.78°C).

Пример 4. Многостадийный изоэнтальпийный.Example 4. Multi-stage isenthalpic.

На фиг. 7 представлен многостадийный вариант реализации настоящего изобретения, применяемый в случае необходимости очень большого снижения температуры. Вариант реализации обеспечивает получение температуры гидратообразования, равной -45°F (-42,78°C).In FIG. 7 shows a multi-stage embodiment of the present invention when a very large temperature reduction is required. An embodiment provides a hydrate formation temperature of -45°F (-42.78°C).

Как показано на фиг. 7, указанный вариант реализации включает применение теплообменника 46, низкотемпературного сепаратора 52 и непрерывного введения 56 ингибитора гидратообразования. Первый сепаратор 24 расположен между теплообменником 46 и стадией повторного введения потока с пониженной температурой. Раннее удаление воды из сырьевого потока приводит к снижению величины охлаждения и количества ингибитора гидратообразования, требуемых для соответствия техническим условиям.As shown in FIG. 7, this embodiment includes the use of a heat exchanger 46, a low temperature separator 52, and continuous injection 56 of a hydrate inhibitor. The first separator 24 is located between the heat exchanger 46 and the step of reintroducing the reduced temperature stream. Early removal of water from the feed stream results in a reduction in the amount of refrigeration and the amount of hydrate inhibitor required to meet specifications.

Для получения более низкой температуры снижение давления, получаемое в результате расширения отводимого потока 58 при помощи клапана Джоуля-Томсона 44, проводят в течение по меньшей мере двух стадий сжатия. Таким образом, частично расширенный отводимый поток 60 нагревают в теплообменнике 46 и полностью расширяют 62 при помощи клапана Джоуля-Томсона 64 для повторного введения совместно с введением ингибитора гидратообразования в сырьевой поток на двух или более стадиях 66, 68 после отделения отводимого потока 58 для охлаждения сырьевого потока 28. Конденсированную воду удаляют из охлажденного сырьевого потока 28 во втором сепараторе 52 перед дальнейшим сжатием охлажденного сырьевого потока 28.To obtain a lower temperature, the pressure reduction resulting from the expansion of the effluent stream 58 by means of the Joule-Thomson valve 44 is carried out for at least two stages of compression. Thus, the partially expanded effluent stream 60 is heated in heat exchanger 46 and fully expanded 62 by means of a Joule-Thomson valve 64 for reintroduction together with the introduction of a hydrate inhibitor into the feed stream in two or more stages 66, 68 after separation of the effluent stream 58 to cool the feed stream 28. Condensed water is removed from the cooled feed stream 28 in the second separator 52 before further compression of the cooled feed stream 28.

В указанном примере низкая температура, обеспеченная при полном расширении отводимого потока 56 и охлаждении сырьевого потока 28, требует добавления ингибитора гидратообразования; тем не менее, количество ингибитора гидратообразования является минимальным благодаря предварительному удалению значительного количества воды в первом сепараторе 24.In this example, the low temperature provided by fully expanding effluent stream 56 and cooling feed stream 28 requires the addition of a hydrate inhibitor; however, the amount of hydrate inhibitor is minimal due to the prior removal of a significant amount of water in the first separator 24.

Дополнительным преимуществом обеспечения низкой температуры при охлаждении сырьевого потока в указанном примере является возможность уменьшения количества стадий сжатия с пяти до четырех, что приводит к снижению общей стоимости.An additional benefit of maintaining a low temperature while cooling the feed stream in this example is the ability to reduce the number of compression stages from five to four, resulting in a lower overall cost.

Пример 5. Многостадийный изоэнтропийный.Example 5. Multi-stage isentropic.

На фиг. 8 представлен многостадийный вариант реализации настоящего изобретения, в котором для расширения отводимого потока 58 вместо клапана Джоуля-Томсона 44 из фиг. 7 применяют изоэнтропийный жидкостной расширитель 66, такой как обычная радиальная расширительная турбина или турбодетандер (например, производства Mafl-Trench, Санта Мария, Калифорния, США).In FIG. 8 shows a multi-stage embodiment of the present invention in which, instead of the Joule-Thomson valve 44 of FIG. 7, an isentropic fluid expander 66 is used, such as a conventional radial expansion turbine or turboexpander (eg, manufactured by Mafl-Trench, Santa Maria, CA, USA).

В указанном варианте реализации изоэнтропийный жидкостной расширитель позволяет получать более низкую температуру расширенного отводимого потока 60 по сравнению с применением клапана Джоуля-Томсона (изоэнтальпийное расширение) при аналогичном снижении давления. Кроме того, требуется меньший объем фракции отводимого потока по сравнению с примером 4.In this embodiment, an isentropic fluid expander allows for a lower temperature of the expanded effluent stream 60 compared to using a Joule-Thomson valve (isenthalpic expansion) with a similar pressure drop. In addition, a smaller volume of the effluent fraction is required compared to example 4.

Требуемое количество энергии для стадии 3 (66) и стадии 4 (68) в указанном варианте реализации примерно на 2% ниже по сравнению с примером 4. Изоэнтропийный жидкостной расширитель вырабатывает энергию в количестве примерно 1,8% от энергии, требуемой для стадии 3 (66) и стадии 4 (68), которую можно использовать для других целей. Кроме того, требуется минимальное количество ингибитора гидратообразования.The required amount of energy for stage 3 (66) and stage 4 (68) in this embodiment is about 2% lower compared to example 4. The isentropic fluid expander generates energy in an amount of about 1.8% of the energy required for stage 3 ( 66) and stage 4 (68), which can be used for other purposes. In addition, a minimum amount of hydrate inhibitor is required.

Варианты реализации, описанные в настоящей заявке, имеют существенные преимущества и отличия по сравнению с обычными процессами осушки жидким поглотителем влаги и осушки изоэнтальпийным охлаждением.The embodiments described herein have significant advantages and differences over conventional liquid desiccant drying and isenthalpy cooling drying processes.

По сравнению с процессами осушки жидким поглотителем влаги варианты реализации настоящего изобретения позволяют исключить необходимость использования обычного оборудования для осушки путем замены его на расширительные клапаны (TCV, JTV), которые стоят значительно меньше капитальных затрат на обычное оборудование для осушки.Compared to liquid desiccant drying processes, embodiments of the present invention eliminate the need for conventional drying equipment by replacing it with expansion valves (TCV, JTV) that cost significantly less than the capital cost of conventional drying equipment.

По сравнению с обычными процессами охлаждения путем изоэнтальпийного расширения, такими как применение дроссельной установки или DPCU, варианты реализации настоящего изобретения позволяют исключить необходимость проведения одной стадии сжатия, использования основного теплообменника газ-газ и добавления ингибитора гидратообразования, что приводит к значительному снижению капитальных затрат.Compared to conventional isenthalpy expansion refrigeration processes such as a throttling unit or DPCU, embodiments of the present invention eliminate the need for a single compression stage, the use of a main gas-to-gas heat exchanger, and the addition of a hydrate inhibitor, resulting in significant capital cost savings.

В дроссельной установке или DPCU согласно уровню техники требуется обеспечение избыточного сжатия и расширения всего потока газа до заданного давления. Как правило, это приводит к возрастанию первоначальных потребностей в энергии для сжатия для системы на 20-25%. В зависимости отIn a throttling system or DPCU, the prior art requires that the entire gas flow be overcompressed and expanded to a predetermined pressure. As a rule, this leads to an increase in the initial energy requirements for compression for the system by 20-25%. Depending on the

- 6 042002 состава газа и эксплуатационных условий более высокое давление на выходе из компрессора может привести к необходимости проведения дополнительной полной стадии сжатия.- 6 042002 gas composition and operating conditions higher pressure at the outlet of the compressor may lead to the need for an additional complete compression stage.

В зависимости от состава кислого газа и требуемых эксплуатационных условий охлаждающий отводимый поток обычно составляет от 10 до 30% объединенного потока, проходящего через единичную стадию. Увеличение пропускной способности на одной стадии сжатия теоретически увеличивает общую потребность в энергии для сжатия на 2-6% (т.е. 1/5 от 10-30% для 5 стадий сжатия). Тем не менее, указанное увеличение обычно сопоставимо с увеличением за счет перепада давления при использовании обычного оборудования для осушки. Кроме того, наблюдается повышение эффективности и, следовательно, соответствующее снижение энергии сжатия, что приводит к снижению рабочей температуры компрессора. В некоторых случаях потребность в энергии сжатия оказывается меньше, чем в случае использования обычного оборудования для осушки.Depending on the composition of the acid gas and the required operating conditions, the cooling bleed stream typically comprises 10 to 30% of the combined stream passing through the unit stage. Increasing throughput in one compression stage theoretically increases the total energy requirement for compression by 2-6% (i.e. 1/5 of 10-30% for 5 compression stages). However, this increase is usually comparable to the increase due to pressure drop when using conventional drying equipment. In addition, there is an increase in efficiency and therefore a corresponding reduction in compression energy, which leads to a decrease in the operating temperature of the compressor. In some cases, the need for compression energy is less than with conventional drying equipment.

Более низкие температуры всасывания, обеспечиваемые в вариантах реализации настоящего изобретения, обладают дополнительным преимуществом по сравнению с обычным осушителем и дроссельной установкой. Пониженная температура на одной стадии обеспечивает возможность восстановления равновесия между степенями сжатия на каждой стадии, при этом более высокая степень сжатия соответствует меньшему давлению сжатия, что приводит к снижению степени сжатия на остальных стадиях до тех пор, пока температуры на выходе для каждой стадии не станут примерно равными новому более низкому значению. Снижение температуры на выходе в некоторой степени снижает потребности в дополнительной энергии, обусловленные наличием дополнительного объема отводимого потока на одной или более стадиях сжатия.The lower suction temperatures provided by the embodiments of the present invention have an additional advantage over a conventional dryer and throttling unit. A lower temperature in one stage allows the equilibrium between the compression ratios in each stage to be restored, with a higher compression ratio corresponding to a lower compression pressure, resulting in a reduction in the compression ratio in the remaining stages until the outlet temperatures for each stage are approximately equal to the new lower value. Lowering the outlet temperature to some extent reduces the need for additional energy due to the presence of additional volume of discharge stream in one or more stages of compression.

Снижение температуры также продлевает срок службы клапана, увеличивает время работы и снижает эксплуатационные расходы. Восстановление равновесия в некоторый момент времени при определенных пониженных температурах может быть достаточным для исключения стадии полной стадии сжатия и обеспечения таким образом значительного снижения капитальных затрат.Reducing the temperature also extends valve life, increases operating time and reduces operating costs. Re-equilibration at some point in time at certain lower temperatures may be sufficient to eliminate the full compression stage and thus provide a significant reduction in capital costs.

Полагают, что общие выбросы в пересчете на диоксид углерода в вариантах реализации настоящего изобретения значительно ниже по сравнению с обычными способами. Требования к оборудованию значительно снижены, что также уменьшает требования к способу получения, при этом не требуется подготовка гликоля и применение дополнительного оборудования, в котором образуется СО2, что более чем компенсируют незначительное увеличение энергии (обычно примерно на 2%), требуемой для сжатия объема отводимого потока. Кроме того, сниженные потребности в химических реагентах в вариантах реализации настоящего изобретения значительно снижают риски для экологии.It is believed that the total emissions in terms of carbon dioxide in embodiments of the present invention is significantly lower compared to conventional methods. Equipment requirements are greatly reduced, which also reduces process requirements, with no glycol preparation and no additional CO 2 generating equipment required, more than offsetting the slight increase in energy (typically about 2%) required to compress the volume. outgoing flow. In addition, the reduced chemical requirements of embodiments of the present invention greatly reduce environmental risks.

Кислые газы, включая СО2, H2S, SO2 и NO, представляют собой жидкости, хорошо подходящие для применения в вариантах реализации настоящего изобретения. Тем не менее, полагают, что жидкости не ограничиваются примерами, представленными в настоящей заявке. Кроме того, полагают, что термодинамические принципы, применяемые в вариантах реализации настоящего изобретения, справедливы для всех жидких смесей, демонстрирующих положительный коэффициент Джоуля-Томсона (JT) в заданном диапазоне рабочих условий процесса; другими словами, жидкие смеси охлаждаются при расширении. Обобщая, жидкость с большим значением коэффициента JT охлаждается сильней, чем жидкость с меньшим значением коэффициента JT, и, следовательно, требуется меньшее количество такой жидкости для обеспечения отводимого потока. Возможность применения отводимого потока меньшего объема является предпочтительной с экономической точки зрения.Acid gases, including CO 2 , H 2 S, SO 2 and NO, are liquids well suited for use in embodiments of the present invention. However, it is believed that liquids are not limited to the examples presented in this application. In addition, it is believed that the thermodynamic principles applied in the embodiments of the present invention are valid for all liquid mixtures that exhibit a positive Joule-Thomson coefficient (JT) over a given range of process operating conditions; in other words, liquid mixtures cool as they expand. In general, a fluid with a higher JT is cooled more than a fluid with a lower JT, and hence less fluid is required to provide bleed flow. The possibility of using a smaller bleed stream is advantageous from an economic point of view.

Области применения вариантов реализации настоящего изобретения включают улавливание и хранение диоксида углерода (CCS), обработку СО2, SO2 и NOx, улавливаемых при горении, газификации и промышленных химических процессах для секвестрации, и AGI (закачка кислого газа), при которой H2S и СО2 улавливают при обработке нефти и газа для секвестрации. Другая область применения вариантов реализации настоящего изобретения относится к выделению жидких углеводородов из паров газа из раствора с относительно высоким содержанием кислого газа, которые обычно подвергают обработке в процессах повышения нефтеотдачи (EOR). Другая область применения вариантов реализации настоящего изобретения охватывает ситуации, в которых требуется осушка кислого газа в условиях малого доступного пространства или наличия ограничений по массе. Такая ситуация может наблюдаться при эксплуатации прибрежных плавучих систем нефтедобычи или при проведении усовершенствования как наземных, так и прибрежных систем. Конфигурации оборудования согласно настоящему изобретению обеспечивают значительные преимущества с точки зрения пространства и массы по сравнению с другим коммерческим оборудованием для осушки.Applications of embodiments of the present invention include carbon dioxide capture and storage (CCS), treatment of CO 2 , SO2 and NO x captured from combustion, gasification and industrial chemical processes for sequestration, and AGI (acid gas injection) in which H2S and CO2 captured during the processing of oil and gas for sequestration. Another field of application of embodiments of the present invention relates to the recovery of liquid hydrocarbons from gas vapor from a solution with a relatively high content of acid gas, which is usually treated in enhanced oil recovery (EOR) processes. Another area of application for embodiments of the present invention covers situations where acid gas dehydration is required under conditions of limited available space or weight constraints. This situation can be observed in the operation of offshore floating oil production systems or when upgrading both onshore and offshore systems. The equipment configurations of the present invention provide significant space and weight advantages over other commercial drying equipment.

Примеры 1-5, представленные в настоящей заявке, основаны на одном наборе условий. В вариантах реализации настоящего изобретения требуется оптимизация для каждой жидкости и набора условий. Оптимизация включает выбор стадии сжатия, наиболее подходящей для начала образования отводимого потока и наиболее подходящей для объединения отводимого потока. Другая оптимизация включает выбор оптимального варианта реализации процесса, например, базового, HEX, LTS, многостадийного, многостадийного изоэнтропийного или какой-либо другой комбинации вариантов реализации процесса, описанных выше. Также в любом из вариантов требуется включение оптимального оборудования и системы контроля, а также установление оптимального рабочего режима для данного способа применения.Examples 1-5 presented in this application are based on one set of conditions. In embodiments of the present invention, optimization is required for each fluid and set of conditions. The optimization includes selecting the compression stage most suitable for starting the formation of the bleed stream and most suitable for combining the bleed stream. Other optimization includes selecting the optimal process implementation, eg, base, HEX, LTS, multi-stage, multi-stage isentropic, or some other combination of the process implementations described above. Also, in any of the options, it is required to turn on the optimal equipment and control system, as well as to establish the optimal operating mode for a given application.

- 7 042002- 7 042002

На фиг. 9 число 80 обозначает стандартные предшествующие операции, и число 81 обозначает общую схему процесса согласно дополнительному варианту реализации.In FIG. 9, the number 80 denotes standard upstream operations, and the number 81 denotes a general process flow according to a further embodiment.

Что касается общих числовых обозначений из предыдущих вариантов реализации, сепаратор 13 предназначен для разделения сырьевого потока насыщенного газа 10, поступающего в компрессор 12, в котором поток сжимают до давления на выходе, и затем сжатый пар 14 подают в доохладитель 20, что приводит к конденсации некоторой части воды и других конденсируемых компонентов из сырьевого потока. Указанные операции представлены ранее в настоящей заявке в отношении других вариантов реализации.With regard to the general numerical designations from the previous embodiments, the separator 13 is designed to separate the saturated gas feed stream 10 entering the compressor 12, in which the stream is compressed to outlet pressure, and then the compressed vapor 14 is fed to the aftercooler 20, which leads to the condensation of some parts of water and other condensable components from the feed stream. These operations are presented earlier in this application in relation to other implementation options.

Вновь схематично представленный поток кислого газа 18, который, как правило, поступает из компрессора, ячейки и т.п., обычно насыщен водой. Например, поток может содержать 100% кислых газов или может иметь другие концентрации кислых газов, где остальное количество до 100%, как правило, составляют углеводороды, и низкие концентрации других инертных газов. Например, для целей пояснения поток может иметь температуру 120°F (48,89°C) при давлении 600 psi (41,37 бар). В указанной схеме представлена пара теплообменников 84 и 86. Что касается теплообменников 84 и 86, теплообменник 84 представляет собой теплообменник газ-жидкость, применяемый для передачи тепла потока 18 холодному потоку жидкости 96. Поток 90 смешивается с охлажденным потоком 89, выходящим через клапан Джоуля-Томсона 44. Указанные два потока смешивают в смесителе 92. Полученную таким образом смесь 93 при температуре примерно 50°F (10°C) вводят в низкотемпературный сепаратор 94. На этой стадии жидкости, которые конденсируются при давлении 600 psi (41,37 бар), образуют холодный поток жидкости 96. Поток 96 находится при температуре, близкой к температуре гидратообразования смеси жидкостей. Дальнейшее снижение давления потока весьма вероятно приведет к образованию гидрата. Поток 96 поступает в теплообменник 84, и проводят теплообмен с потоком 18, в результате чего поток 18 охлаждается, а поток 96 нагревается. Полезно, чтобы поток 96 получал часть тепла потока 18 для снижения вероятности образования гидратов. Также полезно охлаждать поток 18 для снижения требуемого дополнительного охлаждения. После нагревания потока 96 при помощи теплообмена в теплообменнике 84 поток 98 может иметь температуру 120°F (48,89°C). Затем при помощи клапана 100 можно снижать давление потока 98 без образования гидратов с поддержанием требуемого уровня жидкости в низкотемпературном сепараторе 94. После достижения требуемого уровня жидкости клапан 100 открывают и поток 102 вводят в трехфазный сепаратор 104. Поток 102 может состоять из трех фаз; пар, жидкий углеводород и вода. Время пребывания в сепараторе 104 является достаточным для облегчения отделения более тяжелых жидкостей в виде потока 106, обычно воды, пара в виде потока 108 и более легких жидкостей в виде потока 110, обычно углеводородов. Затем жидкие углеводороды 110, отделенные на данной стадии, можно отправлять на станцию подготовки нефти для обработки (не показано), стабилизации и последующей продажи.The again schematically represented acid gas stream 18, which typically comes from a compressor, cell, or the like, is typically saturated with water. For example, the stream may contain 100% acid gases, or may have other concentrations of acid gases, where the remainder up to 100% is typically hydrocarbons, and low concentrations of other inert gases. For example, for purposes of explanation, the stream may have a temperature of 120°F (48.89°C) at a pressure of 600 psi (41.37 bar). This diagram shows a pair of heat exchangers 84 and 86. With regard to heat exchangers 84 and 86, heat exchanger 84 is a gas-liquid heat exchanger used to transfer heat from stream 18 to cold liquid stream 96. Stream 90 mixes with cooled stream 89 exiting through a Joule valve. Thomson 44. These two streams are mixed in a mixer 92. The mixture 93 thus obtained is introduced at a temperature of about 50°F (10°C) into a low temperature separator 94. At this stage, the liquids that condense at a pressure of 600 psi (41.37 bar) , form a cold liquid stream 96. Stream 96 is at a temperature close to the hydrate formation temperature of the mixture of liquids. Further reduction in flow pressure is very likely to result in hydrate formation. Stream 96 enters heat exchanger 84 and heat exchanges with stream 18, whereby stream 18 is cooled and stream 96 is heated. Advantageously, stream 96 receives some of the heat from stream 18 to reduce the likelihood of hydrate formation. It is also useful to cool the stream 18 to reduce the additional cooling required. After stream 96 is heated by heat exchange in heat exchanger 84, stream 98 may have a temperature of 120°F (48.89°C). Valve 100 can then depressurize stream 98 without forming hydrates while maintaining the desired liquid level in low temperature separator 94. After reaching the desired liquid level, valve 100 is opened and stream 102 is introduced into three-phase separator 104. Stream 102 may consist of three phases; steam, liquid hydrocarbon and water. The residence time in separator 104 is sufficient to facilitate separation of heavier liquids in stream 106, typically water, steam in stream 108, and lighter liquids in stream 110, typically hydrocarbons. The liquid hydrocarbons 110 separated at this stage can then be sent to an oil treatment plant for processing (not shown), stabilization and subsequent sale.

Что касается низкотемпературного сепаратора 94, поток 112, выходящий из него, представляет собой холодный поток пара кислого газа (обычно СО2) и может быть использован в качестве дополнительного источника для предварительного охлаждения основной системы. Потоки 88 и 112 вводят в теплообменник 86, который в данном случае представляет собой теплообменник газ-газ, применяемый для передачи тепла потока 88 холодному потоку пара 112, выходящему из низкотемпературного сепаратора 94. Указанный поток также обеспечивает предварительное охлаждение потока 90, выходящего из теплообменника 86, что приводит к снижению требуемого дополнительного охлаждения. На данной стадии поток 114 имеет температуру примерно 110°F (43,33°C) из примера, приведенного в настоящем описании. Указанная система особенно полезна тем, что позволяет извлекать углеводороды, если это экономически целесообразно.With regard to the low temperature separator 94, the stream 112 leaving it is a cold vapor stream of acid gas (typically CO 2 ) and can be used as an additional source for pre-cooling the main system. Streams 88 and 112 are introduced into heat exchanger 86, which in this case is a gas-to-gas heat exchanger used to transfer heat from stream 88 to cold vapor stream 112 exiting low temperature separator 94. This stream also provides pre-cooling of stream 90 exiting heat exchanger 86 , resulting in a reduction in the required additional cooling. At this stage, stream 114 has a temperature of about 110°F (43.33°C) from the example given in the present description. This system is particularly useful in that it allows the extraction of hydrocarbons, if it is economically feasible.

Затем поток 114 вводят в блок для операций, описанных ранее в настоящем описании в отношении базовой системы в целом.Stream 114 is then introduced into the block for the operations described earlier in this specification with respect to the base system as a whole.

В случае отсутствия возможности реализации или экономической нецелесообразности выделения жидких углеводородов, разработчику технологической схемы следует применять систему, показанную на фиг. 10, более подробное описание которой представлено далее в настоящем описании. Указанная система также является привлекательной с точки зрения усовершенствования применений, в которых используют существующие конфигурации компрессоров с минимальными изменениями и сохранением преимуществ, обеспечиваемых технологией, представленной в настоящей заявке.If it is not feasible or economically feasible to recover liquid hydrocarbons, the flowsheet designer should use the system shown in FIG. 10, which is described in more detail later in this description. This system is also attractive from the point of view of improving applications that use existing compressor configurations with minimal changes while maintaining the benefits provided by the technology presented in this application.

В случае FOR применения с использованием СО2, подпиточный или дополнительный CO2 обычно смешивают с полученным паром и повторно вводят в емкость для производства. В зависимости от давления подпиточного потока СО2 его можно смешивать с потоком 34 или даже замещать указанный поток для улучшения коэффициента Джоуля-Томсона и снижения HFT. Сухой подпиточный СО2 можно использовать для минимизирования или исключения применения ингибиторов гидратообразования, таких как метанол или гликоль, при запуске системы.In the case of FOR applications using CO 2 , make-up or additional CO 2 is usually mixed with the resulting steam and reintroduced into the production vessel. Depending on the pressure of the CO2 make-up stream, it can be mixed with stream 34 or even replaced with said stream to improve the Joule-Thomson coefficient and reduce HFT. Dry make-up CO 2 can be used to minimize or eliminate the use of hydrate inhibitors such as methanol or glycol during system startup.

При необходимости, процесс можно применять для конденсации жидкостей, отличных от углеводородов, применяемых в указанном примере.If necessary, the process can be used to condense liquids other than the hydrocarbons used in this example.

Если требуется улучшение эффективности разделения жидкого углеводорода и пара, можно проводить дополнительные стадии снижения давления и разделения (дублирование стадий 100, 102 и 104 иIf an improvement in the separation efficiency of liquid hydrocarbon and vapor is required, additional pressure reduction and separation steps can be carried out (duplication of steps 100, 102 and 104 and

--

Claims (1)

замена стадии 98 на стадию 110).replacing step 98 with step 110). Кроме того, система может включать применение программного обеспечения термодинамического моделирования для облегчения оптимизации рабочего режима путем предварительного определения точки росы по влаге, температуры гидратообразования и степени извлечения углеводородов.Additionally, the system may include the use of thermodynamic modeling software to facilitate optimization of operating conditions by predetermining moisture dew point, hydrate formation temperature, and hydrocarbon recovery. На фиг. 10 представлен другой вариант реализации настоящего изобретения. Очевидно, что в указанном варианте реализации исключено значительное количество единичных операций по сравнению с вариантом реализации, представленным на фиг. 9. Применение трехфазного сепаратора 104 из фиг. 9 является необязательным в указанном варианте реализации так же, как и применение теплообменника газ-жидкость. Остальные единичные операции являются аналогичными по функциям операциям на фиг. 9, и общая последовательность проведения очевидна специалисту в данной области техники.In FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. Clearly, this embodiment eliminates a significant number of single operations compared to the embodiment shown in FIG. 9. Application of the three-phase separator 104 of FIG. 9 is optional in this embodiment, as is the use of a gas-liquid heat exchanger. The remaining unit operations are similar in function to those in FIG. 9, and the general sequence of conduct is obvious to a person skilled in the art. Указанный вариант реализации особенно хорошо подходит для существующих конфигураций, для которых возможно усовершенствование, чтобы раскрыть преимущества системы, описанной в настоящей заявке. При включении теплообменника газ-газ доля охлаждающего отводимого потока в объединенном потоке, проходящем через единичную стадию, обычно снижается до 4-10% в зависимости от состава кислого газа и требуемых эксплуатационных условий. Увеличение пропускной способности на одной стадии сжатия теоретически увеличивает общую потребность в энергии при сжатии на 1-2% (т.е. 1/5 от 4-10% для 5 стадий сжатия). Применение LTS требуется только, если материал применяемого металлического входного газосепаратора несовместим с образующимся кислым водным раствором, и замена применяемого газосепаратора является неприемлемой. Капитальные затраты для данного варианта реализации возрастают соответствующим образом.This implementation option is particularly well suited to existing configurations, for which improvement is possible to reveal the advantages of the system described in this application. When the gas-to-gas heat exchanger is switched on, the proportion of the cooling bleed stream in the combined stream passing through a single stage is typically reduced to 4-10% depending on the composition of the acid gas and the required operating conditions. Increasing throughput in one compression stage theoretically increases the total energy requirement for compression by 1-2% (i.e. 1/5 of 4-10% for 5 compression stages). The use of an LTS is only required if the material of the metal inlet gas separator used is incompatible with the resulting acidic aqueous solution and replacement of the gas separator used is unacceptable. The capital cost for this implementation option increases accordingly. В варианте реализации, представленном на фиг. 10, поток 34 тяжелой жидкой фазы обычно представляет собой теплый рециркулируемый поток высокого давления, как правило, представляющий собой сверхкритическую (плотную) фазу или жидкость. Его пропускают через клапан Джоуля-Томсона 44, что приводит к снижению давления и, следовательно, температуры потока 34. Холодный рециркулируемый поток низкого давления 89 используют для смешивания с предварительно охлажденным входящим потоком 90 в смесителе 92.In the embodiment shown in FIG. 10, heavy liquid phase stream 34 is typically a warm, high pressure recycle stream, typically a supercritical (dense) phase or liquid. It is passed through a Joule-Thomson valve 44 resulting in a decrease in pressure and hence temperature of stream 34. The low pressure cold recycle stream 89 is used to mix with the pre-cooled inlet stream 90 in mixer 92. Смесь, ранее представленная на фиг. 9, обозначена числом 93. Жидкая фаза, выходящая из низкотемпературного сепаратора 94 на стадии 96, преимущественно состоит из воды. Указанный поток обычно смешивают на какой-либо другой стадии процесса подготовки воды.The mixture previously shown in Fig. 9 is numbered 93. The liquid phase exiting the low temperature separator 94 in step 96 is predominantly water. Said stream is usually mixed at some other stage in the water treatment process. В качестве примера поток 90 может быть охлажден примерно до 60-70°F (15,55-21,11°С) в зависимости от доступной площади поверхности в теплообменнике 86.As an example, stream 90 may be cooled to about 60-70°F (15.55-21.11°C) depending on the available surface area in heat exchanger 86. Отводимый поток 34 (ранее представленный в настоящем описании при описании других вариантов реализации) может находиться при температуре 120°F (48,89°C) и возможно при давлении 2000 фунт/кв.дюйм избыточного давления (psig) (137,9 бар). Давление указанного потока высокого давления можно снижать при помощи клапана Джоуля-Томсона 44. В указанном варианте реализации давление потока снижают примерно до давления 600 psig (41,37 бар), как для потока 90. В указанном примере в результате пропускания через клапан Джоуля-Томсона поток расширяется и, таким образом, охлаждается до примерно 40°F (4,4°C). Полученный холодный поток 89 смешивают с потоком 90 в смесителе 92. Полученную таким образом смесь 93 при температуре примерно 50°F (10°C) вводят в низкотемпературный сепаратор 94. На данной стадии жидкости, которые конденсируются при давлении 600 psi (41,37 бар), образуют холодный поток жидкости 96. Поток 112, выходящий из сепаратора 94, представляет собой холодный поток пара кислого газа (обычно СО2) и может быть использован в качестве источника для предварительного охлаждения горячего входящего потока 18. Потоки 18 и 112 вводят в теплообменник 86, который представляет собой теплообменник газ-газ, применяемый для передачи тепла потока 18 холодному потоку пара 112, выходящему из низкотемпературного сепаратора 94. Также при помощи указанного теплообмена проводят предварительное охлаждение потока 90, выходящего из теплообменника 86, что приводит к снижению требуемого дополнительного охлаждения. На данной стадии поток 114 имеет температуру примерно 110°F (43,33°C) из примера, приведенного в настоящем описании.The bleed stream 34 (previously described herein in other embodiments) may be at 120°F (48.89°C) and optionally at 2000 psig (137.9 bar) . Said high pressure stream can be depressurized using a 44 Joule-Thomson valve. the stream expands and thus cools to about 40°F (4.4°C). The resulting cold stream 89 is mixed with stream 90 in a mixer 92. The mixture 93 thus obtained is introduced into a low temperature separator 94 at a temperature of about 50°F (10°C). ) form a cold liquid stream 96. The stream 112 leaving the separator 94 is a cold vapor stream of acid gas (typically CO 2 ) and can be used as a source for pre-cooling the hot inlet stream 18. Streams 18 and 112 are introduced into the heat exchanger 86, which is a gas-to-gas heat exchanger used to transfer the heat of stream 18 to the cold vapor stream 112 leaving the low temperature separator 94. This heat exchange also pre-cools the stream 90 leaving heat exchanger 86, resulting in a reduction in the required additional cooling. . At this stage, stream 114 has a temperature of about 110°F (43.33°C) from the example given in the present description. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ удаления конденсирующихся компонентов из сырьевого потока, содержащего конденсируемые компоненты, включающий:1. A method for removing condensable components from a feed stream containing condensable components, comprising: a) оптимизацию температуры указанного сырьевого потока путем теплообмена и охлаждение с обеспечением конденсации из него жидкостей,a) optimizing the temperature of said feed stream by heat exchange and cooling to allow liquids to condense therefrom, b) удаление конденсированных жидкостей с получением потока газа,b) removing condensed liquids to produce a gas stream, c) сжатие и охлаждение указанного потока газа с формированием потока высокого давления,c) compressing and cooling said gas stream to form a high pressure stream, d) расширение по меньшей мере части указанного потока высокого давления с образованием охлажденного потока низкого давления,d) expanding at least a portion of said high pressure stream to form a cooled low pressure stream, e) смешивание указанного охлажденного потока низкого давления с указанным сырьевым потоком для охлаждения и конденсации конденсируемых компонентов в указанном сырьевом потоке с образованием смеси,e) mixing said low pressure chilled stream with said feed stream to cool and condense the condensable components in said feed stream to form a mixture, --
EA201500312 2012-09-17 2013-09-17 METHOD FOR OPTIMIZING REMOVAL OF CONDENSABLE COMPONENTS FROM LIQUID EA042002B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2790182 2012-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA042002B1 true EA042002B1 (en) 2022-12-23

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11125499B2 (en) Process for optimizing removal of condensable components from a fluid
EA009089B1 (en) Configurations and methods of acid gas removal
CA2729329C (en) Process for removing condensable components from a fluid
JP6629843B2 (en) Production of low pressure liquid carbon dioxide from power generation systems and methods
WO2011026170A1 (en) Process and apparatus for reducing the concentration of a sour species in a sour gas
CN102438726B (en) Method for processing a natural load gas for obtaining a natural processed gas and a reduction in c5+ hydrocarbons, and associated installation
JP2017533371A5 (en)
JP6357155B2 (en) A method for optimizing condensable component removal from fluids
CA2997628C (en) A method of preparing natural gas at a gas pressure reduction stations to produce liquid natural gas (lng)
US20140216104A1 (en) Method and device for dehydrating a co2 containing gas
US10393015B2 (en) Methods and systems for treating fuel gas
EA042002B1 (en) METHOD FOR OPTIMIZING REMOVAL OF CONDENSABLE COMPONENTS FROM LIQUID
AU2014200643B2 (en) Process for Removing Condensable Components From a Fluid
Tierling et al. Considerations for the use of carbon dioxide removal membranes in an offshore environment
RU2505763C2 (en) Method of dehydrating gas containing co2
EA043274B1 (en) METHOD FOR GAS INJECTION INTO FORMATION (VERSIONS)