KR101775421B1 - 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리 - Google Patents

수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리 Download PDF

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엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니
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Abstract

수직 배향 병류 접촉 시스템 및 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법은 파이프 내에 직렬로 위치한 수직 배향 병류 접촉기(VOCC), 파이프 내에 수직 배향 혼합기(VOM)를 유지하도록 구성된 환형 지지링을 포함하는 VOM, 액체 스트림이 상기 VOM 안으로 유동하게 허용하도록 구성된 다수의 방사상 블레이드들; 및 가스 스트림이 상기 VOM 내의 중공 섹션을 통하여 유동하게 허용하도록 구성된 중심 가스 진입 원추부를 포함하는, 상기 수직 배향 혼합기 및 상기 VOM의 하류에 있는 수직 배향 질량 전달 섹션을 포함한다. 상기 VOM과 상기 수직 배향 질량 전달 섹션은 상기 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들과 상기 가스 스트림의 효율적인 통합을 위해 제공된다. 상기 수직 배향 병류 접촉 시스템은 또한 액체 방울들을 제거하도록 구성된 분리 시스템을 포함한다.

Description

수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리{SEPARATING IMPURITIES FROM A GAS STREAM USING A VERTICALLY ORIENTED CO-CURRENT CONTACTING SYSTEM}
관련 출원에 대한 교차-참조
본원은 발명의 명칭이 "수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리"인, 2013년 5월 9일자 출원된 미국 가특허 출원 61/821,614호의 유익을 청구하고, 그 전체 내용은 본원에 참고로 합체되어 있다.
분야
본 기술은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리를 제공한다. 더욱 구체적으로, 본 기술은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물의 제거를 실행하기 위하여 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울과 가스 스트림의 통합을 제공한다.
본 단원은 본 기술의 예시적인 실시예들과 연계되는 종래 기술의 여러 형태들을 도입하도록 의도된다. 이러한 논의는 본 기술의 특정 형태들의 양호한 이해를 용이하게 위한 윤곽을 제공하는 것을 보조하는 것으로 사료된다. 따라서, 본 단원은 이러한 견지에서 읽혀져야 하고 반드시 종래 기술의 용인으로서 읽혀지는 것이 아님을 이해해야 한다.
저장조로부터 탄화수소의 제조는 종종 비탄화수소 가스들의 부수적인 제조를 동반한다. 이러한 가스들은 황화수소(H2S), 이산화탄소(CO2) 및 물과 같은 오염물을 포함한다. H2S 또는 CO2가 메탄 또는 에탄과 같은 탄화수소 가스 스트림의 일부로서 제조될 때, 미처리 가스 스트림은 종종 "사워 가스(sour gas)"로서 지칭된다. H2S 및 CO2는 종종 "산성 가스들"로서 함께 지칭된다.
탄화수소 생산 스트림에 추가하여, 산성 가스는 합성 가스 스트림 또는 정제 가스 스트림과 연계될 수 있다. 산성 가스들은 또한 가스 처리 설비에서 소위 플래쉬 가스 스트림 내에 나타날 수 있다. 추가로, 산성 가스들은 석탄 연소, 천연 가스 또는 다른 탄소 연료들에 의해서 발생될 수 있다.
천연 가스 스트림은 H2S 또는 CO2 뿐 아니라 다른 "산성" 불순물을 함유할 수 있다. 이들은 메르캅탄(mercaptan) 및 다른 미량의 황화물(SOx)을 포함한다. 또한, 천연 가스 스트림은 물을 함유할 수 있다. 이러한 불순물들은 종종 산업적 또는 다른 사용 이전에 제거된다.
미처리 천연 가스 스트림으로부터 오염물들을 제거하는 프로세스들이 개발되었다. 산성 가스들의 경우에, 라인 동결 및 오리피스 막힘을 방지하기 위하여 특히, CO2를 제거하도록 종종 극저온 가스 처리가 사용된다. 다른 예들, 특히 H2S 제거에서, 탄화수소 유체 스트림은 용매로 처리된다. 용매들은 아민과 같은 화학 용매를 포함할 수 있다. 사워 가스 처리에서 사용된 아임들의 예들은 모노에탄올 아민(MEA), 디에탄올 아민(DEA), 및 메틸 디에탄올 아민(MDEA)을 포함한다.
물리적인 용매들은 종종 아민 용매들을 대신하여 사용된다. 예들은 Selexol® 및 Rectisol™을 포함한다. 일부 예들에서, 물리적 및 화학적 용매들의 혼합물을 의미하는 하이브리드 용매들이 사용되었다. 예는 Sulfinol®이다. 또한, 아민계 산성 가스 제거 용매의 사용은 일반적이다.
아민계 용매들은 산성 가스들과의 화학 반응에 의존한다. 반응 프로세스는 종종 "가스 스위트닝(gas sweetening)"으로 지칭된다. 이러한 화학 반응은 일반적으로 특히 약 300psia(2.07 MPa) 미만의 공급 가스 압력에서 물리적 기반 용매들보다 더욱 효과적이다. 특히 CO2 함유 가스 스트림으로부터 H2S를 선택적으로 제거하기 위해, Flexsorb™와 같은 화학적 용매들이 사용되는 예들도 있다.
가스 스위트닝 프로세스의 결과로서, 처리 또는 "스위트닝된" 가스 스트림이 생성된다. 스위트닝된 가스 스트림은 실질적으로 H2S 및/또는 CO2 성분들이 고갈된다. 스위트닝된 가스 스트림은 즉, 고중량 탄화수소 가스들을 응축함으로써 액체 회수를 위해 추가로 처리될 수 있다. 스위트닝된 가스 스트림은 CO2 농도가 예를 들어 약 50ppm 미만이면 액화 천연 가스(LNG) 공급을 위하여 파이프라인 안으로 이송되거나 또는 사용될 수 있다. 또한, 스위트닝된 가스 스트림은 가스 대 액체 처리를 위한 공급원료로서 사용될 수 있고, 그 다음 최종적으로 왁스, 부탄, 윤활유, 글로킬 또는 다른 석유계 제조물을 제조하는데 사용될 수 있다. 추출된 CO2는 강화된 오일 회수(EOR) 동작을 위하여 이송되거나 또는 분사될 수 있다.
천연 가스 스트림이 물을 함유할 때, 탈수 프로세스는 일반적으로 산성 가스 제거 전에 행해진다. 이는 물 저장소에서 글리콜 또는 건조제의 사용을 통해서 행해진다. 천연 가스의 탈수는 가스 수화물의 형성을 제어하고 분배 파이프라인의 부식을 방지하기 위해 실행된다. 가스 수화물의 형성 및 분배 파이프라인의 부식은 유동 용적의 감소 뿐 아니라 제어 밸브의 동결, 오리피스의 막힘 및 다른 작동 문제를 유발할 수 있다.
기존에, 화학 용매(또는 건조제)를 사용하는 미처리 천연 가스 스트림으로부터 산성 가스 또는 물의 제거는 미처리 천연 가스 스트림과 화학 용매와의 반대방향 접촉을 포함한다. 미처리 천연 가스 스트림은 접촉 타워의 저부 섹션 안으로 도입된다. 동시에, 화학 용매는 타워의 상단 섹션 안으로 지향된다. 타워는 트레이, 팩킹 또는 다른 "내부요소"를 가진다. 화학 용매가 내부요소를 통해서 쏟아질 때, 바람직하지 않은 성분들을 흡수하여, "농후" 용매 용액의 일부로서 접촉 타워의 하단을 통해서 멀리 운반한다. 동시에, 바람직하지 않은 성분들이 많이 소모된 가스성 유체는 타워의 상단에서 빠져나온다.
접촉기를 나오는 농후 용매 또는 농후 글리콜은 종종 흡수 액체로서 지칭된다. 흡수에 이어서, 재생(또한 소위 "탈착") 프로세스는 흡수 액체의 활성 용매로부터 오염물을 분리하는데 사용될 수 있다. 이는 그 다음 통상적으로 추가 흡수를 위하여 접촉 타워 안으로 재순환되는 "희박" 글리콜 또는 "희박" 용매를 생산한다.
탈수 또는 H2S 및 CO2 흡수를 위해 사용된 공지된 역류 접촉기들은 매우 크고 무거운 경향이 있다. 이는 특히 작은 설비가 바람직한, 근해 오일 및 가스 생산 적용에서 어려움을 발생시킨다. 추가로, 대형 타워 기반 설비들의 운송 및 셋-업은 종종 원격 위치에서 발생하는 셰일 가스(shale gas) 생산 동작에 어렵다.
예시적인 실시예는 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 수직 배향 병류 접촉 시스템을 제공한다. 상기 수직 배향 병류 접촉 시스템은 파이프 내에 직렬로 위치한 수직 배향 병류 접촉기를 포함한다. 상기 수직 배향 병류 접촉기는 수직 배향 혼합기를 상기 파이프 내에 유지하도록 구성된 환형 지지링, 액체 스트림이 상기 수직 배향 혼합기 안으로 유동하게 허용하도록 구성된 다수의 방사상 블레이드들, 및 가스 스트림이 상기 수직 배향 혼합기 내의 중공 섹션을 통하여 유동하게 허용하도록 구성된 중심 가스 진입 원추부를 포함하는, 상기 수직 배향 혼합기를 포함한다. 상기 수직 배향 병류 접촉기는 또한 상기 수직 배향 혼합기의 하류에 있는 수직 배향 질량 전달 섹션을 포함한다. 상기 수직 배향 혼합기와 상기 수직 배향 질량 전달 섹션은 상기 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들과 상기 가스 스트림의 효율적인 통합을 제공한다. 상기 액체 방울들은 상기 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함한다. 상기 수직 배향 병류 접촉 시스템은 또한 상기 가스 스트림으로부터 상기 불순물들을 포함하는 상기 액체 방울들을 제거하도록 구성된 분리 시스템을 포함한다.
다른 예시적인 실시예는 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 환형 지지링과 상기 환형 지지링으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드들을 경유하여 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 혼합기 안으로 액체 스트림을 유동시키는 단계를 포함하고, 상기 환형 지지링은 파이프 내에 상기 수직 배향 혼합기를 직렬로 고정한다. 상기 방법은 또한 상기 다수의 방사상 블레이드들에 의해서 지지되는 중심 가스 진입 원추부를 경유하여 상기 수직 배향 혼합기 안으로 가스 스트림을 유동시키는 단계를 포함하고, 상기 가스 스트림의 제 1 부분은 상기 중심 가스 진입 원추부를 통해서 유동하고 상기 가스 스트림의 제 2 부분은 상기 다수의 방사상 블레이드들 사이에 있는 상기 중심 가스 진입 원추부 주위로 유동한다. 상기 방법은 또한 상기 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들과 상기 가스 스트림과의 통합을 제공하기 위해, 상기 수직 배향 혼합기와 상기 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 질량 전달 섹션 내에서 상기 가스 스트림을 상기 액체 스트림과 접촉시키는 단계를 제공하고, 상기 액체 방울들은 상기 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 불순물들을 포함하는 상기 액체 방울들을 분리 시스템 내에서 상기 가스 스트림으로부터 분리시키는 단계를 포함한다.
또다른 예시적인 실시예는 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 수직 배향 병류 접촉 시스템의 제 1 수직 배향 병류 접촉기 안으로 반-희박 용매 스트림을 유동시키는 단계 및 천연 가스 스트림을 상기 제 1 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 제 1 다상 스트림을 제공하기 위하여 상기 천연 가스 스트림을 상기 제 1 수직 배향 병류 접촉기 내에서 상기 반-희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 제 1 다상 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함하는 상기 반-희박 용매 스트림으로부터 형성된 통합된 액체 방울들을 갖는 상기 천연 가스 스트림을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제 1 다상 스트림을 상기 수직 배향 병류 접촉 시스템의 제 2 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계 그리고 희박 용매 스트림을 상기 제 2 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 제 2 다상 스트림을 제공하기 위하여 상기 제 1 다상 스트림을 상기 제 2 수직 배향 병류 접촉기 내에서 상기 희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 제 2 다상 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 잔류 불순물들을 포함하는 상기 희박 용매 스트림으로부터 형성된 추가 통합된 액체 방울들을 갖는 상기 천연 가스 스트림을 포함한다. 상기 방법은 상기 제 2 다상 스트림을 상기 수직 배향 병류 접촉 시스템의 분리 시스템 내에서 농후 용매 스트림과 정화된 천연 가스 스트림으로 분리시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 기술의 장점은 하기 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조함으로써 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 화학 용매 기반 가스 처리 시스템의 프로세스 흐름도.
도 2a는 수직 배향 병류 방식을 포함하는 가스 처리 시스템의 프로세스 흐름도.
도 2b는 수직 배향 병류 방식을 포함하는 다른 가스 처리 시스템의 프로세스 흐름도.
도 3은 공급 스트림을 가스 스트림과 액체 스트림으로 분리하기 위한 탑의 개략도.
도 4a는 쉘에 배치될 수 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템을 포함하는 분리 시스템의 프로세스 흐름도.
도 4b는 다수의 열 교환기들의 추가와 함께 수직 배향된 병류 접촉 시스템을 포함하는 도 4a의 분리 시스템의 프로세스 흐름도.
도 5는 하나 이상의 플래쉬 드럼들과 연계하여 작동하는 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 프로세스 흐름도.
도 6은 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템을 포함하는 가스 재생 설비의 프로세스 흐름도.
도 7a는 수직 배향 병류 접촉기와 수직 배향 분리 시스템을 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템의 프로세스 흐름도.
도 7b는 수직 배향 병류 접촉기와 수평 배향 분리 시스템을 포함하는 도 7a의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 프로세스 흐름도.
도 7c는 수직 배향 분리 시스템의 상류에 직렬로 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함하는 도 7a의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 프로세스 흐름도.
도 8은 천연 가스 스트림을 정화시키는데 사용될 수 있는 수직 배향 분리 시스템과 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템의 프로세스 흐름도.
도 9는 수직 배향 병류 접촉 시스템의 개략도.
도 10a는 수직 배향 혼합기의 평면도.
도 10b는 도 10a의 수직 배향 혼합기의 상단 사시도.
도 10c는 도 10a 및 도 10b의 수직 배향 혼합기의 측단면 사시도.
도 10d는 도 10a 내지 도 10c의 수직 배향 혼합기의 다른 측단면 사시도.
도 11은 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법의 프로세스 흐름도.
도 12는 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법의 프로세스 흐름도.
하기 상세한 설명 문단에는, 본 기술의 특정 실시예가 기술된다. 그러나, 하기 설명이 특정 실시예 또는 본 기술의 특정 용도에 한정되는 범위에서, 이는 단지 예시적인 목적으로 의도된 것이고 단지 예시적인 실시예들의 설명을 제공한다. 따라서, 본 기술은 하기 기술된 특정 실시예에 국한되지 않고, 오히려 첨부된 청구범위의 진정한 정신 및 범주 내에 있는 모든 대안, 변형 및 동등물을 포함한다.
먼저, 용이한 이해를 위하여, 본원에 사용된 임의의 용어와 본문에 사용된 그 의미에 대해서 설명한다. 본원에 사용된 용어가 하기에 규정되지 않았다는 점에서, 당업자가 적어도 하나의 인쇄 공보 또는 발행 특허에 반영된 용어가 제공하는 가장 넓은 의미로 주어져야 한다. 추가로, 본 기술은 본 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 고려되는 동일 목적 또는 유사 목적으로 작용하는 모든 동등물, 현상, 신규 개발 및 용어 또는 기술로서 하기 제시된 용어의 사용에 의해서 제한되지 않는다.
"산성 가스"는 물에 용해될 때 산성 용액을 생성하는 임의의 가스를 지칭한다. 산성 가스들의 비제한적인 예들은 황화수소(H2S), 이산화탄소(CO2), 이산화황 (SO2), 이황화탄소(CS2), 황화카르보닐(carbonyl sulfide;COS), 메르캅탄 또는 그 혼합물을 포함한다.
"병류 접촉기"는 가스 스트림과 용매 스트림이 일반적으로 동일 방향으로 유동하는 동안 서로 접촉하는 방식으로 가스 스트림과 분리 용매 스트림을 수용하는 용기를 지칭한다. 비제한적인 예들은 이덕터(eductor) 및 코어레서(coalescer) 또는 정적 혼합기 플러스 디리퀴디저(static mixer plus deliquidizer)를 포함한다.
용어 "병류"는 여러 하위 섹션들로 분할될 수 있는 단위 동작 내에서 프로세스 스트림들의 내부 배열을 지칭하고, 프로세스 스트림은 상기 하위 섹션들에 의해서 동일 방향으로 흐른다.
본원에 사용된 바와 같이, "탑(column)"은 역류 유동이 상이한 특성들에 기초하여 재료들을 고립시키는데 사용되는 분리 용기이다. 흡수성 탑에서, 용매는 상단으로 주입되고, 분리될 가스들의 혼합물은 하단을 통해서 유동한다. 가스들이 용매의 하강 스트림을 통해서 상향으로 유동할 때, 하나의 가스 종들이 우선적으로 흡수되어서, 탑의 상단에 존재하는 증기 스트림에서 그 농도를 낮춘다.
증류탑(distillation column)에서, 액체 및 증기상은 반대 방향으로 접촉하여 비등점(boiling point) 또는 증기압 차이에 기초하는 유체 혼합물의 분리를 실행한다. 증기압이 높거나 또는 비등점이 낮을수록, 성분이 증기상에 집중되는 경향이 있고, 증기압이 낮을수록 또는 비등점이 높을수록, 성분이 액체상에 집중되는 경향이 있다. 극저온 분리는 150 또는 150 미만의 절대온도(K)에서 적어도 부분적으로 탑에서 실행된 분리 프로세스이다. 분리를 강화하기 위하여, 양자 유형의 탑들은 탑 내에 설치된 일련의 수직 이격 트레이들 또는 플레이트들 및/또는 구조화되거나 또는 임의의 패킹과 같은 패킹 요소들을 사용할 수 있다. 탑들은 종종 일반적으로 "재비등(reboiling)"으로 지칭되는 유체들을 비등시키기 위한 열 에너지를 제공하기 위하여 베이스에 재순환된 스트림을 가질 수 있다. 추가로, 탑상 증기(overhead vapor)의 일부는 응축되어 역류 스트림(reflux stream)으로서 탑의 상단으로 뒤로 펌핑될 수 있고, 이는 탑상 제조물의 분리 및 순도를 보강하기 위하여 사용될 수 있다. 벌크 액체 스트립퍼(bulk liquid stripper)는 탑에 관련된 것이다. 그러나, 벌크 액체 스트립퍼는 역류 스트림의 사용없이 작용하고, 따라서 고순도 탑상 제조물을 생산할 수 없다.
"탈수 가스 스트림"은 천연 가스 스트림으로부터 물의 적어도 일부를 제거하기 위하여 탈수 프로세스를 겪는 천연 가스 스트림을 지칭한다. 천연 가스 스트림을 탈수시키기 위한 임의의 적당한 프로세스가 사용될 수 있다. 적당한 탈수 프로세스의 통상적인 예들은 글리콜 또는 메탄올을 사용하여 탈수시키거나 또는 분자체(molecular sieve)들에 의해서 천연 가스 스트림을 처리하는 것을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다. 대안으로, 천연 가스 스트림은 예를 들어, WO 2004/070297호에 기재된 탈수 프로세스를 사용하여 메탄 수화물의 형성에 의해서 탈수될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "탈수"는 물과, 선택적으로 임의의 고중량 탄화수소들을 부분적으로 또는 완전히 제거하기 위하여 미처리 공급 가스 스트림의 전처리를 지칭한다. 이는 예를 들어, 외부 냉각 루프 또는 내부 냉각 프로세스 스트림에 대해서 사전 냉각 사이클에 의해서 달성될 수 있다. 물은 또한 분자체, 예를 들어, 제올라이트 또는 실리카 겔 또는 알루미나 산화물 또는 다른 건조제에 의한 사전 전처리에 의해서 제거될 수 있다. 물은 또한 글리콜, 모노에틸렌 글리콜(MEG), 디에틸렌 글리콜(DEG), 트리에틸렌 글리콜(TEG) 또는 글리세롤에 의한 세척에 의하여 제거될 수 있다.
용어 "증류"(또는 "분별")은 특정 온도 및 압력에서 성분의 비등점 및 증기압에서의 차이에 기초하여 화학 성분을 증기상 및 액체상으로 물리적으로 분리하는 프로세스를 지칭한다. 증류는 통상적으로 일련의 수직 이격된 플레이트들을 포함하는 "증류탑"에서 실행된다. 공급 스트림은 증류탑을 2개의 섹션들로 분할하는 중간 지점에서 증류탑에 진입한다. 상단 섹션은 정류 섹션으로 지칭되고, 하단 섹션은 박리 섹션으로 지칭될 수 있다. 응축 및 기화는 각 플레이트에서 발생하여, 낮은 비등점 성분들이 증류탑의 상단으로 상승하게 하고, 높은 비등점 성분들이 하단으로 떨어지게 한다. 리보일러는 증류탑의 베이스에 위치하여 열 에너지를 부가한다. "하단" 생성물은 증류탑의 베이스에서 제거된다. 응축기는 소위 증류액으로 칭하는, 증류탑의 상단에서 나오는 생성물을 응축시키기 위하여 증류탑의 상단에 위치한다. 역류 펌프는 증류액의 일부를 증류탑 안으로 뒤로 펌핑함으로써 증류탑의 정류 섹션에서 유동을 유지하는데 사용된다.
용어 "오일 고차 회수(enhanced oil recovery;EOR)"는 지하 저장조로부터 탄화수소들의 회수를 강화하기 위한 프로세스를 지칭한다. 변위 효율 또는 스위프 효율을 개선하기 위한 기술은 오일을 저장조를 통해서 생산 유정으로 추진하기 위하여 이동 유체 또는 가스를 분사 유정 안으로 도입함으로써 오일 분야의 탐사작업을 위하여 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "유체"는 가스, 액체, 가스 및 액체의 조합물, 가스 및 고체의 조합물 또는 액체 및 고체의 조합물을 지칭하는데 사용될 수 있다.
용어 "연도 가스"는 탄화수소 연소의 부가 생성물로서 발생된 임의의 가스 스트림을 지칭한다.
용어 "가스"는 "증기"와 상호 교환가능하게 사용되고 액체 또는 고체 상태로부터 구별된 바와 같이 가스 상태에서의 물질 또는 물질 혼합물로서 규정된다. 마찬가지로, 용어 "액체"는 가스 또는 고체 상태로부터 구별되는 바와 같이 액체 상태의 물질 또는 물질 혼합물을 의미한다.
"탄화수소"는 비록 질소, 황, 산소, 금속 또는 임의의 수의 다른 요소들이 소량으로 존재할 수 있지만 요소들 수소 및 탄소를 주로 포함하는 유기 화합물이다. 본원에 사용된 바와 같이, 탄화수소들은 일반적으로 천연 가스, 오일 또는 화학 처리 설비에서 발견되는 성분들을 지칭한다.
유체 처리 설비에 대해서, 용어 "일련"은 유체 분리를 겪는 유체 스트림이 실질적으로 일정한 하류 방향으로의 유동을 유지하면서 설비의 한 항목에서 다음 항목으로 이동하도록 2개 이상의 장치들이 유동 라인을 따라서 배치된다는 것을 의미한다. 유사하게, 용어 "직렬"은 유체 혼합 및 분리 장치의 2개 이상의 구성요소들이 연속적으로 연결되거나 또는 양호하게는 단일 관형 장치 안으로 통합되는 것을 의미한다.
용어 "산업 플랜트"는 적어도 하나의 탄화수소 또는 산성 가스를 함유하는 가스 스트림을 발생시키는 임의의 플랜트를 지칭한다. 하나의 비제한적인 예는 화력발전소이다. 다른 예는 낮은 압력에서 CO2를 방출하는 시멘트 공장이다.
"액화 천연 가스(LNG)"는 일반적으로 고비율의 메탄을 포함하는 것으로 알려진 천연 가스이다. 그러나, 액화 천연 가스(LNG)는 또한 미량의 다른 요소 또는 화합물을 포함할 수 있다. 다른 요소 또는 화합물은 하나 이상의 성분들(예를 들어, 헬륨) 또는 불순물들(예를 들어, 물, 산성 가스 및/또는 고중량 탄화수소)을 제거하고 그후 냉각에 의해서 거의 대기압에서 액체로 응축되도록 처리된, 에탄, 프로판, 부탄, 이산화탄소, 질소, 헬륨, 황화수소 또는 그 조합물을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다.
용어 "액체 용매"는 한 성분을 다른 성분에 대해서 우선적으로 흡수하는 실질적인 액상의 유체를 지칭한다. 예를 들어, 액체 용매는 산성 가스를 우선적으로 흡수할 수 있고, 그에 의해서 가스 스트림 또는 물 스트림으로부터 산성 가스 성분의 적어도 일부를 제거 또는 "스크러빙"할 수 있다.
"천연 가스"는 원유 유정 또는 지하 가스 함유 형태부로부터 얻어진 다성분 가스를 지칭한다. 천연 가스의 조성 및 압력은 상당히 변화될 수 있다. 통상적인 천연 가스 스트림은 주요 성분으로서 메탄(CH4)을 함유하고, 즉, 천연 가스 스트림의 50몰% 초과가 메탄이다. 천연 가스 스트림은 또한 에탄(C2H6), 고분자량 탄화수소(예를 들어, C3-C20 탄화수소), 하나 이상의 산성 가스(예를 들어, 이산화탄소 또는 황화 수소) 또는 임의의 그 조합물을 함유할 수 있다. 천연 가스는 또한 물, 질소, 황화철, 왁스, 원유 또는 그 조합물과 같은 미량의 오염물들을 함유할 수 있다. 천연 가스 스트림은 독으로 작용할 수 있는 화합물을 제거하기 위하여 실시예에 사용되기 전에 실질적으로 정화될 수 있다.
"비흡수 가스"는 가스 처리 또는 조절 프로세스 중에 용매에 의해서 크게 흡수되지 않는 가스를 지칭한다.
"용매"는 용액을 제공 또는 형성하는 것과 같은 하나 이상의 다른 물질을 용해 또는 분배하는 것의 적어도 일부를 실행할 수 있는 물질을 지칭한다. 용매는 극성, 비극성, 중립, 양자성, 비양자성 등일 수 있다. 용매는 임의의 적당한 요소, 분자 또는 화학물, 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판올, 글리콜, 에테르, 케톤, 다른 알콜, 아민, 염류 용액 등을 포함할 수 있다. 용매는 물리적 용매, 화학적 용매 등을 포함할 수 있다. 용매는 임의의 적당한 메카니즘, 예를 들어, 물리적 흡수, 화학적 흡수, 화학흡착, 물리흡착, 흡착, 압력 변동 흡착, 온도 변동 흡착 등에 의해서 작동할 수 있다.
재료의 정량 또는 양 또는 특정 특징을 지칭할 때 사용되는 "상당한(substantial)"은 재료 또는 특징이 제공하도록 의도된 효과를 제공하기에 충분한 양을 지칭한다. 허용가능한 편차의 정확한 정도는 임의의 경우에 특정 문맥에 의존할 수 있다.
용어 :스위트닝된 가스 스트림(sweetened gas stream)"은 산성 가스의 적어도 일부가 제거된 실질적인 가스상의 유체 스트림을 지칭한다.
개요
본 기술은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들의 제거를 제공한다. 더욱 구체적으로, 본 기술은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들의 제거를 실행하기 위하여 액체 스트림에서 형성된 액체 방울들과 가스 스트림의 통합을 제공한다. 수직 배향 병류 접촉 시스템은 혼합기 및 질량 전달 섹션을 포함하는 병류 접촉기 뿐 아니라 분리 시스템을 포함한다. 다양한 시스템에서, 병류 접촉기의 질량 전달 섹션 및 혼합기와, 선택적으로 분리 시스템은 수직 배향된다.
다양한 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템은 병류 접촉기의 혼합기 내에 있는 방울들의 미세 연무로서 액체 스트림을 가스 스트림 안으로 분사함으로써, 가스 스트림, 예를 들어 불순물을 포함하는 천연 가스 스트림과 액체 스트림, 예를 들어 희박 또는 반-희박 용매 스트림과 접촉시킨다. 연무(mist)는 병류 접촉기의 질량 전달 섹션 내에서 예를 들어, 흡착, 용해, 반응 등에 의해서 불순물을 액체 스트림과 통합시키기 위한 큰 표면적을 제공한다. 정화 가스 스트림은 분리 시스템 내에서 통합 불순물들을 포함하는 액체 스트림으로부터 가스 스트림을 분리시킴으로써 발생할 수 있다. 또한, 임의의 실시예에서, 다수의 수직 배향 병류 접촉기와 대응하는 분리 시스템을 포함하는 병류 접촉 시스템은 가스 스트림을 점진적으로 정화시키기 위하여 사용될 수 있다. 추가로, 임의의 실시예에서, 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함하는 병류 접촉 시스템은 가스 스트림을 정화시키기 위하여 사용될 수 있다.
가스 스트림으로부터 불순물들을 제거하기 위한 기존의 병류 접촉 시스템은 통상적으로 수평으로 배향된다. 따라서, 통합 불순물을 포함하는 액체 스트림에 중력이 작용하여서, 액체 스트림이 접촉 시스템의 하단에 축적되게 한다. 더욱 구체적으로, 중력은 액체 방울들이 큰 액체 방울들로 합쳐지게 하고, 배관의 하단벽 상에 막을 생성하도록 상기 큰 액체 방울을 추진할 수 있다. 이는 액체 방울과 가스 스트림의 통합에 이용가능한 질량 전달 섹션의 면적을 감소시킬 수 있고, 따라서 가스 스트림으로부터 불순물의 분리 정도를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본원에 기술된 실시예들은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 가스 스트림으로부터 불순물들의 분리를 제공한다. 더욱 구체적으로, 병류 접촉기의 혼합기와 질량 전달 섹션 및, 분리 시스템은 본원에 기술된 실시예에 따라서 수직 배향된다. 병류 접촉 시스템의 수직 배향은 가스 스트림 안으로 통합된 액체 방울에서의 중력 영향을 감소시킨다. 따라서, 배관의 벽 상에 흐르는 액체 비율은 감소되고, 액체 방울 크기는 액체 방울의 뭉쳐짐의 감소로 인하여 병류 접촉기의 질량 전달 섹션을 통해서 감소된다. 이는 액체 방울들과 가스 스트림의 통합에 이용가능한 질량 전달 섹션의 면적을 증가시키고, 따라서 가스 스트림으로부터 불순물의 분리 정도를 증가시킬 수 있다. 또한, 수직 배향 병류 접촉 시스템은 병류 접촉 시스템을 더욱 컴팩트하게 제조함으로써, 특히 근해 연안 적용의 경우에 병류 접촉 시스템의 풋프린트(footprint)를 감소시킨다. 더우기, 수직 배향 병류 접촉 시스템은 병류 접촉 시스템이 제한된 공간 구성의 큰 변화에 순응할 수 있게 한다. 병류 접촉 시스템을 제한된 공간 구성의 큰 변화에 순응하게 하는 능력은 많은 상이한 적용에 바람직할 수 있다.
상술한 바와 같이, 임의의 실시예에서, 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함하는 병류 접촉 시스템은 가스 스트림을 정화시키는데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템은 수직 배향 혼합기와 수직 배향 질량 전달 섹션을 포함한다. 분리 시스템은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 수직 또는 수평 배향될 수 있다. 더우기, 임의의 실시예에서, 상이한 용매 스트림은 각각의 병류 접촉기 안으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 반-희박 용매 스트림은 제 1 병류 접촉기의 혼합기 안으로 분사되고, 희박 용매 스트림은 제 2 병류 접촉기의 혼합기 안으로 분사될 수 있다. 제 2 병류 접촉기 안으로의 신규 또는 희박 용매 스트림의 분사는 수직 배향 병류 접촉 시스템 내의 불순물들의 농도를 감소시키고 가스 스트림 안으로의 액체 방울의 통합에 대한 구동력을 증가시킨다. 따라서, 가스 스트림으로부터의 불순물들의 분리 정도는 증가할 수 있다. 일련의 다수의 병류 접촉기들을 사용하는 임의의 실시예에서, 희박 용매 스트림은 다양한 수준의 흡수된 산성 가스들을 갖는 용매 스트림들 사이에 교대로 분사될 수 있다.
가스 처리 시스템
도 1은 화학 용매 기반 가스 처리 시스템(100)의 프로세스 흐름도이다. 가스 처리 시스템(100)은 미처리 천연 가스 스트림(102)으로부터 물을 제거하여, 탈수 천연 가스 스트림(104)을 발생시키는데 사용될 수 있다. 이는 미처리 천연 가스 스트림(102)을 미처리 천연 가스 스트림(102)으로부터 물을 제거할 수 있는 접촉기(106) 안으로 유동시킴으로써 달성될 수 있다. 탈수 천연 가스 스트림(104)은 그 다음 탑상 스트림으로서 접촉기(106)로부터 유동할 수 있다. 또한, 잔류 물 및 성분들은 본원에 추가로 기술된 바와 같이 후속 프로세스와 연계하여 제거될 수 있다.
미처리 천연 가스 스트림(102)은 임의의 적당한 유형의 탄화수소 회수 동작을 통해서 지하 저장소(108)로부터 얻어질 수 있다. 미처리 천연 가스 스트림(102)은 메탄과 같은 비흡수성 가스를 포함할 수 있다. 또한, 미처리 천연 가스 스트림(102)은 H2S 또는 CO2와 같은 산성 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미처리 천연 가스 스트림(102)은 탄화수소 가스와 함께 약 0% 내지 10%의 H2S와 약 0% 내지 10%의 CO2를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미처리 천연 가스 스트림(102)은 가스 처리 시스템(100) 안으로 진입할 때 입구 분리기(110) 안으로 유동할 수 있다. 입구 분리기(110) 안으로 진입할 때, 미처리 천연 가스 스트림(102)은 다량의 압력 조건에 있을 수 있다. 그러나, 미처리 천연 가스 스트림(102)의 압력은 가스 생성물이 제조되는 지하 저장소(108)의 특징에 따라서 상당히 변화될 수 있다. 예를 들어, 미처리 천연 가스 스트림(102)의 압력은 대기압과 수천 psig의 범위에 있을 수 있다. 천연 가스 처리 적용을 위하여, 미처리 천연 가스 스트림(102)의 압력은 약 100 psig 또는 바람직하다면 약 500 psig 이상으로 승압될 수 있다.
입구 분리기(110)는 예를 들어, 차후 산성 가스 처리 프로세스 중에 액체 용매의 거품화(foaming)를 방지하기 위하여 미처리 천연 가스 스트림(102)을 세정할 수 있다. 이는 미처리 천연 가스 스트림을 액체상 성분 및 가스상 성분들로 분리함으로써 달성될 수 있다. 액체상 성분들은 고중량 탄화수소, 물의 소부분 및 프랙처링 유체(fracturing fluid) 및 시추 유체와 같은 불순물을 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 입구 분리기(110)로부터 하단 라인(114)을 경유하여 유동할 수 있고, 오일 회수 시스템(116)으로 이송될 수 있다. 가스상 성분들은 천연 가스 및 임의의 양의 불순물들 즉, 산성 가스 및 물을 포함할 수 있다. 이러한 성분들은 탑상 천연 가스 스트림(112)으로서 입구 분리기(110)로부터 유동할 수 있다.
입구 분리기(110)로부터, 상기 천연 가스 스트림(112)은 접촉기(106)로 유동할 수 있다. 접촉기(106)는 천연 가스 스트림(112)에 있는 물을 흡수하기 위해 액체 글리콜 스트림(118)과 같은 건조제를 사용할 수 있다. 액체 글리콜 스트림(118)은 무엇보다도 트리에틸렌 글리콜과 같은 다양한 글리콜들을 포함할 수 있다. 액체 글리콜 스트림(118)은 글리콜 탱크(120)에 저장될 수 있다. 펌프(122)는 적당한 압력 하에서 글리콜 탱크(120)로부터 접촉기(106) 안으로 액체 글리콜 스트림(118)을 압송할 수 있다. 예를 들어, 펌프(122)는 미처리 천연 가스 스트림(102)의 압력에 따라서 액체 글리콜 스트림(118)의 압력을 약 1000 psig 이상으로 승압할 수 있다.
일단 접촉기(106) 내부에 있다면, 천연 가스 스트림(112) 내의 가스는 접촉기(106)를 통하여 상향 이동한다. 통상적으로, 하나 이상의 트레이(124) 또는 다른 내부요소들이 접촉기(106) 내에 제공되어서 천연 가스 스트림(112)에 대한 간접 유동 경로를 생성하고 가스상 및 액체상 사이에 계면 영역을 생성한다. 동시에, 액체 글리콜 스트림(118)로부터의 액체는 접촉기(106)에 있는 연속 트레이(124)를 가로질러 그리고 하향으로 이동한다. 트레이(124)는 천연 가스 스트림(112)과 액체 글리콜 스트림(118)의 상호작용을 보조한다.
접촉기(106)는 역류 유동 방식에 기초하여 작동한다. 다시 말해서, 천연 가스 스트림(112)은 일 방향으로 접촉기(106)를 통해서 안내되고, 액체 글리콜 스트림(118)은 접촉기(106)를 통해서 반대방향으로 안내된다. 2개의 유체 재료들이 상호작용하기 때문에, 하향 유동 액체 글리콜 스트림(118)은 상향 유동 천연 가스 스트림(112)으로부터 물을 흡수하여 탈수 천연 가스 스트림(104)을 생성한다.
접촉기(106)를 빠져나올 때, 탈수 천연 가스 스트림(104)은 출구 분리기(126)를 통해서 유동할 수 있다. 또한, 스크러버로 지칭되는 출구 분리기(126)는 접촉기(106)로부터 운반된 임의의 액체 글리콜이 탈수 천연 가스 스트림(104)으로부터 떨어질 수 있게 한다. 출구 분리기(126)는 또한 물 세척 용기로서 사용되어서 증기상 용매를 포획한다. 최종 탈수 천연 가스 스트림(128)은 탑상 라인(130)을 경유하여 출구 분리기(126)로부터 유동할 수 있다. 임의의 잔여 액체 글리콜(132)은 하단 라인(134)을 통해서 떨어질 수 있다.
소모된 건조제 스트림(136)은 접촉기(106)기의 하단으로부터 유동할 수 있다. 소모된 건조제 스트림(136)은 흡수된 물에 농후한 글리콜 용액일 수 있다. 소모된 건조제 스트림(136)은 비교적 낮은 온도, 예를 들어 약 90℉ 내지 약 102 ℉, 또는 그 이상일 수 있다. 다양한 실시예에서, 가스 처리 시스템(100)은 여기에 추가로 기술된 바와 같이 소모된 건조제 스트림(136)으로부터 액체 글리콜 스트림(118)을 재발생하기 위한 설비를 포함한다.
접촉기(106)로부터, 소모된 건조제 스트림(136)은 재발생기(138) 안으로 유동할 수 있다. 구체적으로, 소모된 건조제 스트림(136)은 재발생기(138)의 증류탑(142)의 상단에 있는 튜브 번들(140)을 통해서 유동할 수 있다. 증류탑(142)으로부터 방출되는 고온 수증기 및 오프-가스(148)는 수증기 및 오프-가스(148)가 탑상 라인(150)을 경유하여 방출되기 전에 튜브 번들(140)을 통해서 유동할 때 소모된 건조제 스트림(136)을 예열할 수 있다.
다양한 실시예에서, 재발생기(138)는 소모된 건조제 스트림(136)으로부터 액체 글리콜 스트림(118)을 재발생시키기 위하여 사용될 수 있다. 재발생기(138)는 예를 들어, 약 15 psig 내지 약 25 psig에서 작동하는, 큰 압력 용기 또는 상호연결된 일련의 압력 용기들일 수 있다.
증류탑(142) 내에서 예열된 후에, 소모된 건조제 스트림(136)은 가온 글리콜 스트림(152)으로서 튜브 번들(140)로부터 방출될 수 있다. 가온 글리콜 스트림(152)은 플래쉬 드럼(154) 안으로 유동할 수 있다. 플래쉬 드럼(154)은 예를 들어, 약 50 psig 내지 약 100 psig의 압력에서 작동할 수 있다. 플래쉬 드럼(154)은 글리콜 스트림(152)에 대한 사형 유동 경로(tortuous flow path) 또는 혼합 효과를 생성하는 내부 부분들을 가질 수 있다.
메탄, H2S 또는 CO2와 같은 잔류 가스(156)는 탑상 라인(158)을 경유하여 플래쉬 드럼(154)으로부터 유동할 수 있다. 탑상 라인(158)에 포획된 잔류 가스(156)는 아민과 접촉하면 약 100ppm의 산성 가스 함량으로 감소될 수 있다. 산성 가스의 이러한 농도는 잔류 가스(156)가 가스 처리 시스템(100)에 대한 연도 가스로서 사용될 수 있기에 충분히 작다.
또한, 글리콜 스트림(152) 내에 있는 임의의 동반 고중량 탄화수소, 예를 들어, 에탄 또는 프로판은 플래쉬 드럼(154) 내에 포획될 수 있다. 결과적 탄화수소 스트림(160)은 하단 라인(162)을 경유하여 플래쉬 드럼(154)으로부터 유동할 수 있다.
추가로, 글리콜 스트림(152)의 온도 및 압력이 플래쉬 드럼(154) 내에서 하강할 때, 글리콜 스트림(152) 내의 탄화수소들은 분리되어서, 부분 정화된 글리콜 스트림(164)을 생성한다. 부분 정화된 글리콜 스트림(164)은 그 다음 플래쉬 드럼(154)으로부터 방출될 수 있다. 부분 정화된 글리콜 스트림(164)은 입자 여과를 위하여 탄소 필터와 같은 필터(166)를 통과하여 유동할 수 있다.
결과적으로 여과된 글리콜 스트림(168)은 그 다음 열교환기(170)를 통하여 유동할 수 있다. 열교환기(170) 내에는, 여과된 글리콜 스트림(168)은 액체 글리콜 스트림(118)과의 열교환을 통하여 가열될 수 있다. 결과적 고온 글리콜 스트림(172)은 재발생기(138)의 증류탑(142) 안으로 유동할 수 있다. 고온 글리콜 스트림(172)이 증류탑(142)을 통하여 이동할 때, 스증기 및 오프-가스(148), 예를 들어 H2S 및 CO2는 고온 글리콜 스트림(172)으로부터 제거될 수 있다.
고온 글리콜 스트림(172)은 증류탑(142)의 하단으로부터 재발생기(138) 내의 리보일러(174) 안으로 유동할 수 있다. 리보일러(174)는 열교환기(175)에 의해서 제공된 열을 사용하여 고온 글리콜 스트림(172)의 온도를 증가시킬 수 있다. 또한, 리보일러(174)는 고온 글리콜 스트림(172)으로부터 잔류 수증기 및 오프-가스(148)를 증발시킬 수 있다. 증발되는 성분은 증류탑(142)을 통하여 상향으로 이동할 수 있고 탑상 라인(150)에 있는 수증기 및 오프-가스(148)로서 제거될 수 있다.
재발생기(138)는 또한 리보일러(174)에 있는 액체 풀로부터 공급된 개별 박리 섹션(176)을 포함할 수 있다. 박리 섹션(176)은 추가 증류를 도모하는 팩킹을 포함할 수 있다. 임의의 잔여 불순물들, 예를 들어, 물, H2S, 또는 CO2는 증발되고 탑상 라인(150)에서 수증기 및 오프-가스(148)를 결합시킨다. 고온 글리콜 스트림(172)은 그 다음 서지 탱크(178) 안으로 유동하고, 상기 서지 탱크로부터 액체 글리콜 스트림(118)으로 방출될 수 있다.
재발생된 액체 글리콜 스트림(118)은 펌프(180)를 경유하여 서지 탱크(178)로부터 펌핑될 수 있다. 펌프(180)는 액체 글리콜 스트림(118)의 압력을 예를 들어, 약 1,500 psig 또는 약 2,500 psig로 증가시킬 수 있다.
액체 글리콜 스트림(118)은 그 다음 열교환기(170)를 통해서 유동할 수 있고, 상기 열교환기에서 액체 글리콜 스트림(118)은 여과된 글리콜 스트림(168)과의 열교환을 통하여 부분적으로 냉각될 수 있다. 또한, 액체 글리콜 스트림(118)은 접촉기(106)로 복귀하기 전에 쿨러(cooler;182)를 통하여 유동할 수 있다. 쿨러(182)는 액체 글리콜 스트림(118)이 접촉기(106)로 복귀할 때 돌발 유동하지 않는 것을 보장하기 위하여 액체 글리콜 스트림(118)을 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 쿨러(182)는 액체 글리콜 스트림(118)을 약 100 ℉ 또는 125 ℉로 냉각시킬 수 있다.
도 1의 프로세스 흐름도는 가스 처리 시스템(100)이 도 1에 도시된 모든 구성요소들을 포함한다는 것을 지시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들이 특정 이행형태의 상세사항들에 따라서 가스 처리 시스템(100) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 물의 플래쉬 오프를 보조하기 위하여 리보일러(174)에 추가 열이 제공될 수 있다. 또한, 가스 처리 시스템(100)은 우선적으로 임의의 적당한 유형의 가열기, 냉각기, 응축기, 액체 펌프, 가스 압축기, 송풍기, 우회 라인, 다른 유형의 분리 및/또는 분열 설비, 밸브, 스위치, 제어기 및 압력 측정 장치, 온도 측정 장치, 레벨 측정 장치 또는 유동 측정 장치들을 포함할 수 있다.
도 1은 가스 탈수 프로세스의 배경에서 공지된 접촉기(106)의 사용을 도시하고 있다. 그러나, 가스 처리 시스템(100)은 또한 사우어 가스 제거 동작을 실질적으로 대표한다. 이러한 예에서, 액체 글리콜 스트림(118)은 화학 용매, 예를 들어, 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민을 포함한다. 액체 글리콜 스트림(118)은 또한 이온 액체 또는 물리적 용매와 아민의 혼합물일 수 있다. 설명 목적을 위하여, 액체 글리콜 스트림(118)은 본원에서 아민, 화학 용매 또는 흡수 액체로 상호교환가능하게 지칭될 수 있다.
임의의 실시예에서, CO2 분자들에 대해서 H2S 분자를 우선적으로 제거하는 용매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 3차 아민은 통상적으로 H2S 만큼 신속하게 CO2를 효과적으로 흡수할 수 없다. 그러므로, 하나는 주로 H2S를 흡수하도록 구성되고, 다른 하나는 주로 CO2를 흡수하도록 구성된, 2개의 개별 가스 처리 시스템(100)은 연속적으로 작동할 수 있다. 실질적으로 H2S가 없는 개별 CO2 스트림도 역시 발생할 수 있다.
사용된 적용 및 용매와는 무관한, 도 1의 가스 처리 시스템(100)과 같은 역류 유동 방식을 포함하는 가스 처리 시스템의 단점은 천연 가스 스트림(102)에서 하향 유동 액체 용매의 동조(entrainment)를 회피하는데 비교적 낮은 속도가 요구된다는 것이다. 또한 천연 가스 스트림(102)으로부터 액체 방울들을 분리하기 위하여 비교적 긴 거리가 요구된다. 천연 가스 스트림(102)의 유량에 따라서, 접촉기(106)는 직경이 15피트 초과이고, 크기가 100 피트 초과이다. 고압 적용을 위하여, 용기는 두꺼운 금속 벽들이다. 결과적으로, 역류 접촉기 용기는 크고 매우 무거울 수 있다. 이는 일반적으로 특히 근해 오일 및 가스 회수 적용분야에서 바람직하지 않다.
도 1의 가스 처리 시스템(100)에서, 접촉기(106)는 단일 접촉 타워를 포함한다. 그러나, 임의의 적용예에서, 하나 초과의 타워가 사용될 수 있다. 또한, 매우 큰 접촉기들이 고용적, 고압 적용을 위하여 사용될 수 있다. 발전소에서 연도 가스로부터 CO2 제거와 같은 저압 적용예의 경우에, 50 피트×50 피트 덕트 접촉기가 비교적 소형인 500 메가와트 발전소 연도 가스 적용에 대해서 사용된다는 것이 추정된다. 분당 수백 갤런의 용매가 접촉기를 통하여 유동한다. 따라서, 이러한 동작은 매우 고비용이 될 수 있다.
추가로, 타워(106)의 내부는 타워를 근해 환경의 파도 동작에 민감하게 할 수 있다. 따라서, 종래의 타워 내부에 의존하지 않는 질량 전달 프로세스를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 플래쉬 가스 스트림으로부터 CO2 또는 H2S를 제거하기 위하여 일련의 낮은 압력 강하의 소형 접촉 장치를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본원에 기술된 실시예들은 도 1의 접촉기(106)에 나타나는 역류 유동 방식에 대한 대안으로서 수직 배향 병류 유동 방식을 사용한다. 수직 배향 병류 유동 방식은 파이프 내에 직렬로 연결된 하나 이상의 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용한다. 천연 가스 스트림과 액체 용매는 수직 배향 병류 접촉 시스템 내에서 함께 이동 즉, 병류 유동할 수 있다. 임의의 실시예에서, 천연 가스 스트림과 액체 용매는 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 길이방향 축을 따라서 일반적으로 함께 이동한다. 일반적으로, 병류 접촉기는 역류 접촉기보다 고속의 유체 속도로 작동할 수 있다. 결과적으로, 병류 접촉기들은 표준 패킹 또는 트레이형 타워를 사용하는 역류 접촉기보다 작아지는 경향이 있다.
도 2a는 수직 배향 병류 유동 방식을 사용하는 가스 처리 시스템(200)의 프로세스 흐름도이다. 가스 처리 시스템(200)은 도 1에 도시된 가스 처리 시스템(100)에 대안구성이다. 가스 처리 시스템(200)은 가스 스트림(202)으로부터 H2S 또는 다른 산성 가스 성분들의 제거를 위하여 사용될 수 있다. 또한, 임의의 실시예에서, 가스 처리 시스템(200)은 가스 스트림(202)으로부터 물 또는 다른 불순물들을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
가스 처리 시스템(200)은 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)을 사용할 수 있다. 임의의 실시예에서, 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)은 분리 시스템의 상류에 있는 수직 배향 병류 접촉기를 포함한다. 다른 실시예에서, 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)은 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기들을 포함한다. 양자의 실시예들에서, 분리 시스템은 특정 이행형태의 상세사항들에 따라서 수직 배향 또는 수평 배향될 수 있다.
가스 스트림(202)은 탄화수소 제조 동작으로부터의 천연 가스 스트림일 수 있다. 예를 들어, 가스 스트림(202)은 발전소 또는 합성 가스(합성-가스) 스트림으로부터의 연도 가스 스트림일 수 있다. 천연 가스 스트림(202)이 합성-가스 스트림이면, 가스 스트림(202)은 가스 처리 시스템(200) 안으로 도입되기 전에 냉각 및 여과될 수 있다. 가스 스트림(202)은 또한 가스 처리 시스템 자체에 있는 플래쉬 드럼으로부터의 플래쉬 가스 스트림일 수 있다. 또한, 가스 스트림(202)은 클라우스 황 회수 프로세스(Claus sulfur recovery process)로부터의 테일 가스 스트림(tail gas stream) 또는 재발생기로부터의 불순물일 수 있다. 더우기, 가스 스트림(202)은 시멘트 플랜트 또는 다른 산업용 플랜트로부터의 배기 방출물일 수 있다. 이러한 예에서, CO2는 잉여 공기로부터 또는 질소 함유 연도 가스로부터 흡수될 수 있다.
가스 스트림(202)은 메탄과 같은 비흡수성 가스와 산성 가스와 같은 하나 이상의 불순물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 스트림(202)은 CO2 또는 H2S를 포함할 수 있다. 가스 처리 시스템(200)은 산성 가스들을 제거함으로써 가스 스트림(202)을 스위트닝된 가스 스트림(206)으로 변환시킬 수 있다.
작동시에, 가스 스트림(202)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로 유동하여, 용매 스트림(208)과 혼합된다. 가스 처리 시스템(200)이 H2S의 제거 또는 다른 황 화합물을 위해 사용되면, 용매 스트림(208)은 아민 용액, 예를 들어, 모노에탄올 아민(MEA), 디에탄올 아민(DEA), 또는 메틸디에탄올 아민(MDEA)을 포함할 수 있다. 다른 용매들, 예를 들어 물리적 용매들, 알카라인 염류 용액들 또는 이온성 액체들도 역시 H2S 제거를 위해 사용될 수 있다. 다른 목적, 예를 들어 탈수 또는 반응을 위해 사용된 실시예에서, 다른 용매 또는 반응제들, 예를 들어, 글리콜들이 사용될 수 있다. 용매 스트림(208)은 산성 가스 불순물들의 제거를 위한 탈착 프로세스를 겪은 희박 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 가스 처리 시스템(200)에서, 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로 도입된 용매 스트림(208)은 재발생기(210)의 중심 부분으로부터 취해진 반-희박 용매를 포함한다. 재발생기(210)로부터 취해진 희박 용매 스트림(212)은 또한 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F) 안으로 지향될 수 있다.
다양한 실시예에서, 가스 처리 시스템(200)은 일련의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)을 사용한다. 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)은 천연 가스 스트림(202)으로부터 산성 가스 함량의 일부를 제거하고, 그에 의해서 점진적으로 스위트닝된 천연 가스 스트림을 하류 방향으로 방출한다. 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F)은 최종 스위트닝된 천연 가스 스트림(206)을 제공한다.
제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로 진입하기 전에, 천연 가스 스트림(202)은 입구 분리기(214)를 통과할 수 있다. 입구 분리기(214)는 염수 및 시추 유체와 같은 불순물들을 여과함으로써 천연 가스 스트림(202)을 세정하는데 사용될 수 있다. 일부 입자 여과도 역시 행해질 수 있다. 천연 가스 스트림(202)의 세정은 산성 가스 처리 프로세스 중에 용매의 형성을 방지할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 용매 스트림(208)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로 유동한다. 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로의 반-희박 용매 스트림(208)의 이동은 펌프(216)에 의해서 보조될 수 있다. 펌프(216)는 반-희박 용매 스트림(208)이 예를 들어, 약 15 psig 내지 약 1,500 psig의 적당한 압력에서 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 안으로 유동하게 할 수 있다.
일단 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A) 내에서, 천연 가스 스트림(202) 및 용매 스트림(208)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A)의 길이방향 축을 따라 이동한다. 이들이 이동할 때, 용매 스트림(208)은 천연 가스 스트림(202)에 있는 H2S, H20, 및/또는 다른 불순물들과 상호작용하여, H2S, H20, 및/또는 다른 불순물들이 화학적으로 부착되거나 또는 아민 분자들에 의해서 흡수되게 한다. 제 1 부분-부하 또는 "농후" 가스 처리 용액(218A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A)으로부터 유동할 수 있다. 또한, 제 1 부분 스위트닝된 천연 가스 스트림(220A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A)의 하단 부분으로부터 그리고 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B) 안으로 유동할 수 있다.
도 2a에 도시된 예에 제시된 바와 같이, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(204C)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B) 이후에 제공될 수 있고, 제 4 수직 배향 병류 접촉 시스템(204D)은 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(204C) 이후에 제공될 수 있다. 또한, 제 5 수직 배향 병류 접촉 시스템(204E)은 제 4 수직 배향 병류 접촉 시스템(204D) 이후에 제공될 수 있고, 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F)은 제 5 수직 배향 병류 접촉 시스템(204E) 이후에 제공될 수 있다. 각각의 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B, 204C, 204D, 204E)은 각각의 부분 스위트닝된 천연 가스 스트림(220B, 220C, 220D, 220E)을 발생시킬 수 있다. 또한, 각각의 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 및 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B, 204C, 204D, 204E, 204F)은 각각의 부분 적재 가스 처리 용액(218B, 218C, 218D, 218E, 218F)을 발생시킬 수 있다. 아민이 용매 스트림(208)으로서 사용되면, 부분 적재 가스 처리 용액(218A-218F)은 농후 아민 용액을 포함할 수 있다. 가스 처리 시스템(200)에서, 제 2 부분 적재 가스 처리 용액(218B)은 농후 가스 처리 용액(218A)과 합해지고 재발생기(210)에서 재발생 프로세스를 겪는다.
점진적으로 스위트닝된 천연 가스 스트림(220A-220E)이 발생될 때, 가스 처리 시스템(200)의 가스 압력은 점차 감소할 것이다. 이것이 발생할 때, 점진적으로 농후된 가스 처리 용액(218A-218F)은 대응하게 증가할 수 있다. 이는 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F) 사이에 하나 이상의 부스터 펌프(미도시)를 배치하여 가스 처리 시스템(200) 내의 액체 압력을 증가시킴으로써 달성될 수 있다.
가스 처리 시스템(200)에서, 용매 스트림은 부분 적재 가스 처리 용액(218A, 218B)을 플래쉬 드럼(221)을 통해서 유동시킴으로써 재발생될 수 있다. 흡수된 천연 가스(222)는 플래쉬 드럼(221) 내의 부분 적재 가스 처리 용액(218A, 218B)으로부터 유동하고 탑상 라인(224)을 통해서 플래쉬 드럼(221)으로부터 흐를 수 있다.
결과적 농후 용매 스트림(226)은 플래쉬 드럼(221)에서 재발생기(210)로 유동할 수 있다. 농후 용매 스트림(226)은 탈착을 위하여 재발생기(210) 안으로 도입될 수 있다. 재발생기(210)는 트레이들 또는 다른 내부요소(미도시)를 포함하는 박리 부분(228)을 포함할 수 있다. 박리 부분(228)은 리보일러(230) 바로 위에 위치할 수 있다. 열원(232)은 열을 발생시키기 위하여 리보일러(230)를 구비할 수 있다. 재발생기(210)는 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F)에서 사용을 위하여 재순환되는 재발생된 희박 용매 스트림을 생산한다. 농축 H2S(또는 CO2)를 포함하는 재발생기(210)로부터 박리된 탑상 가스는 탑상 불순물 스트림(234)으로서 재발생기(210)로부터 유동할 수 있다.
탑상 불순물 스트림(234)은 탑상 불순물 스트림(234)을 냉각시킬 수 있는 응축기(236) 안으로 유동할 수 있다. 결과적 냉각 불순물들은 역류 축압기(240)를 통해서 유동할 수 있다. 역류 축압기(240)는 응축수와 같은 임의의 잔여 액체를 불순물 스트림(238)으로부터 분리시킬 수 있다. 이는 결과적으로 탑상 라인(244)을 경유하여 역류 축압기(240)로부터 유동할 수 있는 실질적으로 순순한 산성 가스 스트림(242)을 발생시킨다.
임의의 실시예에서, 초기 천연 가스 스트림(202)은 CO2를 포함하고, CO2-선택 용매 스트림(208)이 사용되면, 산성 가스 스트림(242)은 주로 CO2를 포함한다. CO2-농후 산성 가스 스트림(242)은 오일을 회수하는 혼합성 EOR 동작의 일부로서 사용될 수 있다. 만약 범람할 오일 저장소가 상당량의 H2S 또는 다른 황 화합물을 수용하지 않으면, EOR 동작을 위해 사용될 CO2는 상당한 H2S 또는 다른 황 화합물을 수용하지 않을 수 있다. 그러나, 오일 및 가스 생산 동작으로부터 농축된 CO2 스트림은 소량의 H2S로 오염될 수 있다. 따라서, 산성 가스 스트림(202)이 지중저장(geologic sequestration)을 위해 순수하게 분사되지 않으면, CO2로부터 H2S를 제거하는 것이 바람직할 수 있다.
임의의 실시예에서, 초기 천연 가스 스트림(202)이 H2S를 포함하면, H2S-선택형 용매 스트림(208)이 H2S를 포획하는데 사용될 수 있다. H2S는 그 다음 황 회수 유닛(미도시)을 사용하여 원소 황으로 변환될 수 있다. 황 회수 유닛은 소위 클라우스 유닛(Claus unit)일 수 있다. 당업자는 "클라우스 프로세스"가 H2S 함유 가스 스트림으로부터 원소 황을 제거하기 위하여 천연 가스 정제 산업에 의해서 가끔 사용되는 프로세스라는 것을 이해할 것이다.
실제, H2S, S02, C02, N2, 및 수증기를 포함할 수 있는 "클라우스 프로세스"로부터의 "테일 가스"는 수소 첨가를 통해서 SO2를 H2S로 변환시키도록 반응할 수 있다. 수소 첨가된 테일 가스 스트림은 높은 부분 압력의, 대량의 CO2, 예를 들어, 50% 초과 그리고 소량의 H2S, 예를 들어 몇 % 이하를 가진다. 통상적으로 대기압 부근에 있는 이러한 유형의 가스 스트림은 선택적인 H2S 제거로 처리될 수 있다. 회수된 H2S는 클라우스 유닛으로 재순환되거나 또는 하류 격리될 수 있다. 대안으로, 원소 황으로의 H2S의 직접 산화는 가스 분리의 분야에 공지된 여러 프로세스를 사용하여 실행될 수 있다.
H2S 반응은 CO2 반응에 대해서 즉각적이기 때문에, 잔류 시간 즉, 증기상 및 액체상 사이의 접촉 시간을 낮추면, 결과적으로 용매에 흡수되는 CO2를 작게 할 수 있다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)의 디자인은 설비 디자인에서 짧은 접촉 시간으로 인하여 선택적인 H2S 제거를 강화한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 잔류 액체 스트림(246)은 역류 축압기(240)의 하단으로부터 유동할 수 있다. 잔류 액체 스트림(246)은 역류 펌프(248)를 통해서 유동하고, 상기 역류 펌프는 잔류 액체 스트림(246)의 압력을 증가시키고 잔류 액체 스트림(246)을 재발생기(210) 안으로 펌핑한다. 잔류 액체 스트림(246)은 예를 들어, 희박 용매 스트림(212)의 일부로서 리보일러 부분(230)의 하단으로부터 재발생기(210) 외부로 유동할 수 있다. 임의의 물은 희박 용매 스트림(212)에 부가되어서 부분 스위트닝된 천연 가스 스트림(220A-220E)에 대한 수증기의 손실을 균형을 맞춘다. 이 물은 역류 펌프(248)의 흡입부 또는 흡인부에 부가될 수 있다.
희박 용매 스트림(212)은 낮은 압력일 수 있다. 따라서, 희박 용매 스트림(212)은 승압 펌프(pressure boosting pump;250)를 통과할 수 있다. 승압 펌프(250)로부터 희박 용매 스트림(212)은 쿨러(254)를 통해서 유동할 수 있다. 쿨러(254)는 희박 용매 스트림(212)이 산성 가스들을 효과적으로 흡수할 것이라는 것을 보장하기 위하여 희박 용매 스트림(212)을 냉각시킬 수 있다. 결과적으로 냉각된 희박 용매 스트림(256)은 그 다음 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F)에 대한 용매 스트림으로서 사용된다.
임의의 실시예에서, 용매 탱크(258)는 최종 수직 배향 병류 접촉 시스템(204F) 근위에 제공된다. 냉각된 희박 용매 스트림(256)은 용매 탱크(258)로부터 유동할 수 있다. 다른 실시예에서, 용매 탱크(258)는 오프라인이고 희박 용매 스트림(256)에 대한 저장소를 제공한다.
도 2a의 프로세스 흐름도는 가스 처리 시스템(200)이 도 2a에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 지시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 가스 처리 시스템(200) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 가스 처리 시스템(200)은 임의의 적당한 유형의 가열기, 냉각기, 응축기, 액체 펌프, 가스 압축기, 송풍기, 우회 라인, 다른 유형의 분리 및/또는 분열 설비, 밸브, 스위치, 제어기 및 압력 측정 장치, 온도 측정 장치, 레벨 측정 장치 또는 유동 측정 장치들을 포함할 수 있다.
도 2b는 수직 배향 병류 방식을 포함하는 다른 가스 처리 시스템(260)의 프로세스 흐름도이다. 유사 부호 항목들은 도 2a에 대해서 기술된다. 가스 처리 시스템(260)의 동작은 도 2a의 가스 처리 시스템(200)의 동작과 유사한다. 그러나, 가스 처리 시스템(260)에서, 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B)으로부터 부분 적재 가스 처리 용액(218B)을 수용한다. 따라서, 가스 처리 시스템(260)은 반-희박 용매 스트림(208)을 포함하지 않는다. 본 예에서, 일련의 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)은 예를 들어 분리탑(separation column)으로 작용할 수 있고, 각각의 스테이지는 패킹 스테이지에 대응한다.
도 2b에 있는 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A)에 의해서 수용된 부분 적재 가스 처리 용액(218B)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204B)을 통해서 이미 처리되었기 때문에, 부분 적재 가스 처리 용액(218B)은 매우 농후할 수 있다. 이러한 이유로 인해서, 부분 적재 가스 처리 용액(218B)의 임의의 수준의 중간 처리를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
대안으로, 반-희박 액체 스트림은 가스 처리 시스템(260)에서 다른 스위트닝 동작으로부터 취해질 수 있고 적어도 부분적으로, 제 1 또는 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A 또는 204B)에 대한 아민 용액으로서 사용될 수 있다. 여기서, 단일 유형의 용매가 가스 처리 시스템(260)에서 하나 초과의 서비스에 대해서 사용되는 상황이 제시된다. 이는 통합 가스 처리로 칭해진다. 예를 들어, MDEA는 고압의 H2S 선택형 산성 가스 제거 뿐 아니라 클라우스 테일 가스 처리(TGT) 프로세스 모두에 대해서 사용될 수 있다. TGT 프로세스로부터의 농후 아민 스트림은 낮은 압력의 프로세스로 인하여 H2S 및 CO2로 고중량으로 적재되지 않는다. 따라서, 임의의 실시예에서, TGT 프로세스로부터의 농후 아민 스트림은 제 1 또는 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A 또는 204B)에 대한 반-희박 스트림으로서 사용된다. 반-희박 스트림(미도시)은 적당한 압력으로 펌핑될 수 있고 가능하게는 연속적인 수직 배향 병류 접촉 시스템으로부터의 부분 적재 가스 처리 용액과 함께 제 1 또는 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A 또는 204B) 안으로 분사될 수 있다.
추가로, 도 2b의 가스 처리 시스템(260)에서, 제 1 부분 적재된 용매 용액(218A)은 플래쉬 드럼(221)을 통해서 유동한 후에 열교환기(262)를 통해서 유동한다. 열교환기(262) 내에서, 제 1 부분 적재된 용매 용액(218A)의 온도는 재발생기(210)로부터 취해진 희박 용매(212)에 의해서 열교환기를 통하여 증가된다. 이는 희박 용매 스트림(212)을 냉각시키면서 재발생기(210)로 도입되기 전에 제 1 부분 적재된 용매 용액(218A)을 가열하도록 작용한다.
도 2b의 프로세스 흐름도는 가스 처리 시스템(260)이 도 2b에 도시된 모든 구성요소를 포함한다는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 또한, 임의의 수의 추가 구성요소들이 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 가스 처리 시스템(260) 내에서 포함될 수 있다.
도 3은 공급 스트림(302)을 가스 스트림(304) 및 액체 스트림(306)으로 분리하기 위한 탑(column;300)의 개략도이다. 공급 스트림(302)은 용매 및 가스 오염물과 같은 상이한 비등점 및 증기압을 갖는 2개 이상의 상이한 성분을 포함하는 가스 스트림일 수 있다. 탑(300)은 도 1, 도 2a 및 도 2b에 대해서 기술된 재발생기(138,210)에 사용된 탑에 대해서 유사할 수 있다.
탑(300)은 공급 스트림(302)에 대한 간접 유동 경로들을 생성하고 가스 및 액체상들(136) 사이의 계면 영역을 생성하는 다수의 트레이(308) 또는 다른 내부요소를 포함할 수 있다.
공급 스트림(302)은 트레이들(308) 사이에 탑의 하부 또는 중간 부분 안으로 분사될 수 있다. 공급 스트림(302) 내의 가스는 탑(300)을 통해서 상향으로 이동한다. 동시에, 탑(300) 내의 임의의 액체는 하향으로 그리고 탑(300)에 있는 연속 트레이들을 가로질러 이동한다. 또한, 액체는 여기에서 추가로 기술된 바와 같이, 탑(300)의 상단 부분 안으로 재분사되는 역류 스트림(310)을 포함할 수 있다.
탑(300)은 공급 스트림(302)에 있는 종들에 따라서 다양한 분리 기술들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 탑은 무엇보다도 증류탑, 역류 분리탑 또는 재발생탑들일 수 있다.
증류탑에 대해서, 공급 스트림(302)은 약간 상이한 비등점들을 갖는 액체 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 탑(300)은 비등점의 차이만큼 종들을 분리시키도록 작용하는 증류탑이다. 트레이(308)는 이론단(theoretical plate)의 수 및 그에 따른 탑(300)의 분리 효율을 결정한다.
역류탑에서, 공급 스트림(302)은 메탄 및 H2O 또는 H2S와 같은 가스 혼합물을 포함할 수 있다. 가스들이 떨어지는 액체 스트림을 통해서 상향으로 유동할 때, 하나의 가스 종은 우선적으로 액체에 의해서 흡수되어서, 탑(300)의 상단으로 상승하는 가스에서의 그 종의 농도를 낮춘다. 임의의 실시예들에서, 액체는 탑(300)의 상단 부분 안으로 분사되는 용매(미도시)를 포함한다. 더욱 구체적으로, 액체 및 증기상들은 화학 친화력, 비등점 차이 또는 증기압 차이 또는 그 조합물들에 기초하여 유체 혼합물의 분리를 실행하도록 역류방향으로 접촉할 수 있다.
재발생탑에 있어서, 공급 스트림은 용해 또는 흡수된 가스를 함유하는 액체를 포함한다. 액체가 탑(300)을 통해서 떨어질 때, 가스는 방출되고 탑(300)의 상단을 통해서 나간다.
가스상으로 모아지는 성분은 탑상 가스 스트림(312)으로서 탑(300)의 상단으로부터 유동할 수 있고, 액상으로 모아지는 성분은 하단 액체 스트림(314)으로서 탑(300)의 하단으로부터 유동할 수 있다. 또한, 임의의 양의 액체(316)는 액상으로부터 가스상의 분리를 증가시키기 위하여 탑(300)으로부터 유동하기 전에 탑(300)의 하단에 모아지도록 허용된다.
하단 액체 스트림(314)은 리보일러(318)를 통해서 유동할 수 있다. 리보일러(318)는 하단 액체 스트림(314)의 온도를 증가시켜서, 액체에서 성분을 포함하거나 또는 액체 자체의 일부를 포함할 수 있는 하단 액체 스트림(314)의 일부를 증발시킨다. 결과적 스트림(320)은 탑(300)의 하단에 모아지는 액체(316)에 열을 제공하기 전에 탑(300)의 하단 부분으로 뒤로 유동할 수 있다.
탑상 가스 스트림(312)의 일부는 냉각될 수 있고 열교환기(322) 내에서 적어도 부분적으로 응축될 수 있다. 냉각된 가스 스트림(324)은 그 다음 분리탑(328) 내에서 가스 스트림(304) 및 액체 스트림(326)으로 분리될 수 있다. 액체 스트림(326)은 역류 스트림(310)으로서 탑(300)의 상단으로 뒤로 펌핑될 수 있다. 탑(300) 내에서, 역류 스트림(310)은 액상 및 가스상 사이의 분리 정도를 증가시킴으로써 탑(300)의 성능을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.
실제, 탑(300)은 매우 크고 무거울 수 있다. 이로 인해서, 근해 오일 및 가스 생산 적용과 같은 많은 적용예에서 어려움이 발생할 수 있다. 따라서, 여기에 기술된 수직 배향 병류 접촉 시스템은 탑(300)에 대한 바람직한 대안을 제공할 수 있다.
도 4a는 쉘(403)에 배치될 수 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)을 포함하는 분리 시스템(400)의 프로세스 흐름도이다. 본 실시예에서, 분리 시스템(400)은 예를 들어, 도 3에 대해서 기술된 분리탑과 유사할 수 있으며, 여기서 각각의 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)은 베드 팩킹으로서 작용한다. 임의의 실시예에서, 쉘(403)은 영구적으로, 기후 제어 구조이다. 다른 실시예에서, 쉘(403)은 임시 또는 휴대용 구조이다. 다른 실시예에서, 쉘(403)은 절연 자켓이다. 분리 시스템(400)은 도 2a 또는 도 2b에 대해서 기술된 가스 처리 스트림(200 또는 260)과 같은 가스 처리 시스템의 일부로서 이행될 수 있다. 가스 처리 시스템은 도 2a 및 도 2b에 대해서 기술된 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)과 같이, 직렬 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)을 사용할 수 있다. 도 4a에 도시된 예시적인 장치에서, 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A), 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(402B) 및 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(402C)이 제공되어서, 각각 단일 쉘(403) 내에 잔류한다.
다양한 실시예에서, 액체 스트림 상의 펌프 요구조건으로 인하여, 내부-스테이지 액체 스트림은 쉘(403)을 통하여 유동할 수 있다. 쉘(403)은 내부를 유동하여 냉각시키는 용매 용액 및 설비를 유지하도록 설계될 수 있다. 이는 쉘(403) 내의 기후 제어를 통해서 또는 쉘(403)에 인접한 냉각 매체의 순환을 통해서 행해질 수 있다.
제 1 가스 스트림(404)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A) 안으로 유동할 수 있다. 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A)에서 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(402B)으로 유동할 수 있는 제 1 부분 정화 가스 스트림(406A)을 발생시킬 수 있다. 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(402B)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(402B)에서 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(402C)으로 유동할 수 있는 제 2 부분 정화 가스 스트림(406B)을 발생시킬 수 있다. 임의의 실시예에서, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(402C)은 최종 정화된 가스 스트림(408)을 발생시킨다.
각각의 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)은 또한 각각의 농후 가스 처리 용액(410A, 410B, 410C)을 발생시킨다. 제 3 농후 가스 처리 용액(410C)은 액체 용매로서 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(402B)으로 뒤로 안내되고, 제 2 농후 가스 처리 용액(410B)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A)으로 뒤로 안내된다. 또한, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(402C)은 다른 소스로부터 가스 처리 용액(410D)을 수용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(402C)에 의해서 수용된 가스 처리 용액(410D)은 희박 또는 반-희박 액체 용매이다. 추가로, 제 1 농후 가스 처리 용액(410A)은 도 2a 및 도 2b에 대해서 기술된 재발생기(210)와 같은 재발생기(미도시)로 복귀할 수 있고, 선행 병류 접촉 시스템(미도시)에 대한 액체 용매로서 작용할 수 있다.
수직 배향 병류 접촉 시스템의 수는 도시된 것으로 제한되지 않는다. 추가로, 상호연결부는 도시된 바와 같이 배열될 필요는 없다. 다른 적용예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)은 예를 들어 제 1 가스 스트림(404)에서 반응제를 포함하고 제 2 반응제를 각각의 농후 가스 처리 용액(410A, 410B, 410C)에 제 2 반응제를 분사함으로써 반응기로서 사용될 수 있다.
도 4b는 다수의 열교환기(412A,412B)의 추가와 함께 수직 배향 병류 접촉 시스템(402A-402C)을 포함하는 도 4a의 분리 시스템(400)의 프로세스 흐름도이다. 열교환기(412A,412B)는 가스 처리 용액(410B,410D)을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. 임의의 실시예에서, 열교환기(412A,412B)는 쉘(403)의 사용에 대한 대안으로서 사용될 수 있다.
도 5는 하나 이상의 플래쉬 드럼(502)과 연계하여 작동하는 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A-500C)의 프로세스 흐름도이다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A-500C)은 도 2a 또는 도 2b에 대해서 기술된 가스 처리 시스템(200 또는 260)의 일부로서 이행될 수 있다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A-500C)은 도 2a 및 도 2b에 대해서 설명된 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F)과 유사하게 직렬로 연결될 수 있다. 도 5에 도시된 예시적 구성에 있어서, 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A), 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(500B) 및 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500C)이 제공된다.
제 1 가스 스트림(504)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A) 안으로 유동할 수 있다. 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A)에서 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(500B)으로 유동할 수 있는 제 1 부분 정화 가스 스트림(506A)을 발생시킬 수 있다. 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(500B)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(500B)에서 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500C)으로 유동할 수 있는 제 2 부분 정화 가스 스트림(506B)을 발생시킬 수 있다. 임의의 실시예에서, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500C)은 최종 정화 가스 스트림(508)을 발생시킨다.
각각의 제 1, 제 2 및 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A, 500B, 500C)은 또한 각각의 농후 가스 처리 용액(51OA, 510B, 510C)을 발생시킬 수 있다. 제 3 농후 가스 처리 용액(510C)은 액체 용매로서 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(500B)로 뒤로 안내될 수 있고, 제 2 농후 가스 처리 용액(510B)은 액체 용매로서 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A)으로 다시 안내될 수 있다. 또한, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500C)은 다른 소스로부터 가스 처리 용액(510D)을 수용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(500C)에 의해서 수용된 가스 처리 용액(510D)은 희박 또는 반-희박 액체 용매이다. 추가로, 제 1 농후 가스 처리 용액(51OA)은 도 2a 및 도 2b에 대해서 설명한 재발생기(210)와 같은 재발생기(미도시)로 복귀할 수 있고 또는 선행하는 병류 접촉 시스템(미도시)에 대한 액체 용매로 작용할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 농후 가스 처리 용액(510B)은 플래쉬 드럼(502)을 통해서 유동할 수 있다. 플래쉬 라인(512)은 플래쉬 드럼(502)의 상단으로 나오게 제공될 수 있다. 플래쉬 드럼(502) 및 관련 플래쉬 라인(512)은 제 2 농후 가스 처리 용액(510B)이 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A) 안으로 유동하기 전에 제 2 농후 가스 처리 용액(510B)에 흡수된 메탄 및 임의의 CO2를 허용할 수 있다. 증기 형태의 H20는 또한 플래쉬 라인(512)으로부터 배기될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 2 농후 가스 처리 용액(510B)을 플래쉬하면 반-희박 용매 용액을 생성할 수 있다. 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A)에 있는 반-희박 용매 용액을 사용하면 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A)의 효율을 개선시키고 재발생기 상의 부하를 감소시킬 수 있다. 추가로, 임의의 실시예에서, 임의의 다른 가스 처리 용액(510A, 510C, 또는 510D)은 또한 플래쉬 드럼(502)과 유사한 플래쉬 드럼을 통해서 유동할 수 있다.
임의의 실시예에서, 예를 들어, 가스 처리 시스템 내에서 임의의 수의 다른 플래쉬 드럼과 연계된 플래쉬 라인(512)으로부터 흐르는 메탄, CO2, 및 H20는 가스 처리 시스템 내의 임의의 수의 다른 플래쉬 드럼과 연계된 플래쉬 라인들로부터 흐르는 가스와 합쳐진다. 예를 들어, 도 2a에 대해서 설명된 가스 처리 시스템(200)에 대해서, 플래쉬 라인(512)으로부터 흐르는 가스는 플래쉬 드럼(221)로부터 흐르는 천연 가스(222)와 합쳐진다. 플래쉬 라인(512)으로부터 흐르는 가스의 압력은 플래쉬 드럼(221)으로부터 흐르는 천연 가스(222)의 압력과 일치할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 가스 처리 용액(510B)은 또한 플래쉬 드럼(502)을 빠져나온 후에 펌프(514)를 통해서 유동할 수 있다. 펌프(514)는 제 2 가스 처리 용액(510B)의 압력을 증가시킬 수 있고, 이는 수직 배향 병류 접촉 시스템(500A-500C) 내에 발생하는 압력 강하의 영향을 극복하는 것을 보조할 수 있다. 제 2 가스 처리 용액(510B)의 압력의 증가는 또한 제 2 가스 처리 용액(510B)이 가스 스트림(504) 내에서 산성 가스들을 더욱 효과적으로 포획할 수 있게 한다.
일련의 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 사용은 가스 스트림으로부터 산성 가스들의 제거와 연계하여 본원에 기술되었다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b는 가스 스트림 내의 H2S(또는 임의의 다른 유형의 산성 가스)의 농도가 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템의 사용을 통해서 연속적으로 낮추어지는 적용예를 도시한다. 그러나, 가스 처리 시스템(200,260) 및 직렬 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템을 포함하는 임의의 다른 유형의 가스 처리 시스템은 또한 다양한 다른 적용들에 대해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 임의의 실시예에서, 본원에 기술된 수직 배향 병류 접촉 시스템은 천연 가스의 탈수를 위하여 사용된다. 미처리 천연 가스는 종종 물로 포화된다. 물은 통상적으로 천연 가스 수화물의 형성을 회피하고 파이프라인에서의 부식을 방지하기 위하여 제거된다.
공지된 동작에서, 탈수는 일반적으로 습식 가스 스트림을 글리콜 용매에 접촉시킴으로써 달성된다. 글리콜 용매는 통상적으로 트리에틸렌 글리콜(TEG)이다. 트레이형 타워 또는 팩킹형 흡수기에서 접촉이 일어난다. 작동 시에, 희박 TEG, 예를 들어 실질적으로 물이 없는 TEG는 접촉기의 상단으로 진입하고, 습식 가스는 타워의 하단 인근으로 진입한다. 2개의 유체 스트림은 탑을 통해서 반대방향으로 유동한다. 하류 유동 TEG는 상향 유동 천연 가스로부터 물을 흡수한다. 천연 가스는 실질적인 건식 탑의 상단을 빠져나오고, 농후 TEG는 흡수된 물을 수용하는 탑의 하단을 빠져나온다.
도 2a, 도 2b, 도 4a, 도 4b 및 도 5에 대해서 기술한 수직 배향 병류 접촉 시스템과 같은, 하나 이상의 수직 배향 병류 접촉 시스템은 건조제를 습식 가스와 신속하게 접촉시키기 위하여 트레이형 타워 또는 팩킹형 흡수기를 대신하여 사용될 수 있다. 추가로, 증기상에서 액체 용매를 분산시키고 수직 배향 병류 접촉 시스템의 효율을 개선하기 위하여, 더욱 큰 압력 강하가 사용될 수 있다.
도 6은 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A-602C)을 포함하는 가스 재발생 설비의 프로세스 흐름도이다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A-602C)은 농후 용매 용액(606)으로부터 산성 가스(604)의 제거를 위하여 사용될 수 있다. 농후 용매 용액(606)은 초기 CO2 또는 H2S 제거 프로세스에 포함된 발열 화학 반응 뿐 아니라 외부 소스에 의한 가능한 예열로 인하여 따뜻해질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 박리 가스(608)는 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A) 안으로 유동할 수 있다. 또한, 제 1 부분 미적재 또는 "희박" 용매 스트림(610A)은 제 1 열교환기(612) 내에서 가열되고 그 다음 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A) 안으로 유동할 수 있다. 일단 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A) 내에 있으면, 박리 가스(608) 및 제 1 부분 미적재 용매 스트림(610A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A)의 길이방향 축을 따라 이동한다. 이들이 이동할 때, 제 1 부분 미적재 용매 스트림(610A)은 박리 가스(608)와 상호작용하여, 제 1 부분 미적재 용매 스트림(610A) 내의 임의의 잔여 산성 가스가 박리 가스(608)의 아민 분자들에 의해서 흡수되거나 또는 화학적으로 부착되게 한다. 결과적 희박 용매 스트림(614)은 그 다음 가스 재발생 설비(600)로부터 유동할 수 있다. 임의의 실시예에서, 희박 용맥 용액(614)은 도 2a 또는 도 2b의 가스 처리 시스템(200 또는 260)과 같은 가스 처리 시스템의 수직 배향 병류 접촉 시스템 안으로 도입된다. 추가로, 임의의 실시예에서, 희박 용맥 용액(614)의 일부는 끓어서 박리 가스(608)를 발생시킨다.
박리 가스(608) 및 산성 가스의 일부를 포함하는 제 1 가스 혼합물(616A)은 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A)의 하단 부분으로부터 그리고 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B) 안으로 유동할 수 있다. 또한, 제 2 부분 미적재 용매 스트림(610B)은 제 2 열교환기(618) 내에서 가열되고 그 다음 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B) 안으로 유동할 수 있다. 일단 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B) 내에 있으면, 제 1 가스 혼합물(616A) 및 제 2 부분 미적재 용매 스트림(610B)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B)의 길이방향 축을 따라 이동한다. 이들이 이동할 때, 제 2 부분 미적재 용매 스트림(610B)은 제 1 가스 혼합물(616A)과 상호작용하여, 제 2 부분 미적재 용매 스트림(610B) 내의 산성 가스의 일부가 제 1 가스 혼합물(610A) 내의 아민 분자에 화학적으로 부착되거나 또는 흡수되게 한다. 결과적 제 1 부분 미적재 용매 스트림(610A)은 그 다음 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B)에서 제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A)으로 유동할 수 있다.
박스 가스 및 산성 가스의 큰 부분을 포함하는 제 2 가스 혼합물(616B)은 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B)의 하단 부분으로부터 그리고 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(602C) 안으로 유동할 수 있다. 또한, 농후 용매 스트림(606)은 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(602C) 안으로 유동할 수 있다. 일단 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(602C) 내부에 있으면, 제 2 가스 혼합물(616B) 및 농후 용매 스트림(606)은 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(602C)의 길이방향 축을 따라 이동한다. 이들이 이동할 때, 농후 용매 스트림(606)은 제 2 가스 혼합물(616B)와 상호작용하여, 농후 용매 스트림(606) 내의 산성 가스의 일부가 제 2 가스 혼합물(616B) 내의 아민 분자들에 화학적으로 부착되거나 또는 아민 분자들에 의해서 흡수되게 한다. 결과적 제 2 부분 미적재 용매 스트림(610B)은 그 다음 제 3 수직 배향 병류 접촉 시스템(602C)에서 제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(602B)으로 유동할 수 있다. 또한, 산성 가스(604)(및 박리 가스)는 가스 재발생 설비(600)로부터 유동할 수 있다.
임의의 실시예에서, 농후 용매 용액(606)은 산성 가스 대신에 물을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 물은 수직 배향 병류 접촉 시스템(602A-602C)을 사용하여 농후 용매 용액(606)으로부터 제거될 수 있다.
다양한 실시예에서, 직렬로 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템은 탄화수소 혼합물 또는 원유를 순수 구성요소 안으로 증류시키기 위해 사용된다. 이러한 실시예에서, 용매는 증기 또는 가열된 등유일 수 있고, 가스상은 메탄 및/또는 에탄일 수 있다. 또한, 탄화수소 혼합물은 수직 배향 병류 접촉 시스템을 가로질러 상분리를 용이하게 하기 위해 가열될 수 있다.
직렬로 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템은 또한 플래쉬 가스 조율을 위하여 사용될 수 있다. 고압 가스 정화 프로세스, 예를 들어, 산성 가스 제거 프로세스 및 탈수 프로세스에 있어서, 농후 용매는 종종 예를 들어, 100 psig 내지 150 psig의 압력에서 용기 안으로 급격하게 흐른다. 이러한 플래쉬 단계는 다량의 물리적으로 흡수된 메탄을 방출하고, 또한 H2S, CO2, 및 수증기와 같은 임의의 흡수된 오염물들을 방출한다. 연도 가스 상세조건을 충족시키기 위하여, 이러한 스트림은 종종 희박 용매의 소량의 슬립 스트림과 재접촉한다.
가스로부터 불순물들을 제거하기 위하여, 직렬 접촉된 다수의 수직 배향 병류 접촉 시스템은 흡수체로서 사용될 수 있다. 플래쉬 가스에 대한 H2S 상세조건이 일반적으로 배관 가스에 대해서 만큼 엄격하지 않기 때문에, 불순물들을 제거하기 위하여, 단지 2 또는 3개의 단계들만 사용될 수 있다. 플래쉬 가스는 상업적으로 판매되는 대신에, 도 2a 또는 도 2b의 가스 처리 시스템(200 또는 260)과 같은 가스 처리 시스템 내에서 연도 가스로서 사용될 수 있다.
임의의 실시예에서, 가스 스트림은 촉매 하이드로-탈황 처리(CHDS)로부터 가스를 제공한다. 석유 정제산업에서, CHDS는 메크캅탄, 황화물, 티오펜(thiophene) 및 다른 황-함유 화합물을 H2S로 변환시키는데 사용될 수 있다. CHDS의 부산물로서, 경질 탄화수소(light hydrocarbon)가 생산될 수 있다. 이러한 가스를 처리하여 H2S를 제거하고, 그 다음 예를 들어 처리된 가스를 연료로 사용될 수 있다. 이러한 처리는 도 2a, 도 2b, 도 4a, 도 4b 및 도 6에 대해서 기술된 수직 배향 병류 접촉 시스템과 같은 일련의 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 달성될 수 있다.
직렬 연결된 2개 이상의 수직 배향 병류 접촉 시스템들을 사용함으로써 미처리 가스 스트림으로부터 산성 가스들을 연속적으로 제거하기 위하여 본원에는 다수의 기술들이 제시되었다. 본원에 기재된 기술들중 일부는 탄화수소 가스 스트림들로부터 산성 가스들을 부분적으로 또는 전부, 그리고 선택적으로 또는 비선택적으로 제거하는 것을 포함한다. 가스 스트림은 예를 들어, 천연 가스 스트림, 연소 배기 가스 스트림 또는 정제 가스 스트림일 수 있다. 흡수제 액체는 적어도 하나의 화학 화합물, 예를 들어 모노에탄올아민(MEA), 디글리콜아민(DGA), 디에탄올아민(DEA), 메틸디에탄올아민(MDEA), 2-아미노-2-메틸-l-프로판올(AMP), 피페라진(piperazine;PZ), 암모니아, 아민, 알카놀아민, 그 유도체 및 다른 화학 용매 및/또는 그 혼합물을 포함하는 흡수 용액을 포함할 수 있다. 흡수제 액체는 또한 적어도 하나의 화학 성분, 예를 들어 운동 강화제, 부식 억제제, 항거품 화학제, 탈산소제, 염류, 중화제, 항오염 화학제 및 항-열화 화학제를 포함할 수 있다.
흡수제 액체는 흡수, 동화 또는 다른 가스와의 반응을 위해 선택된 적어도 하나의 화학 성분, 예를 들어, CO2, H2S, SO2, 및 NOx를 포함할 수 있다. 대안으로, 흡수 액체는 적어도 하나의 화학 성분, 예를 들어, 모노에틸렌 글리콜(MEG), 디에틸렌 글리콜(DEG) 또는 트리에틸렌 글리콜(TEG)을 포함하는 건조제 액체를 포함할 수 있다.
병류 접촉 시스템
도 7a는 수직 배향 병류 접촉기(702)와 수직 배향 분리 시스템(704)을 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 프로세스 흐름도이다. 병류 접촉 시스템(700)은 도 2, 도 4, 도 5 또는 도 6의 부호 "CCCS"의 임의의 유닛들로서 사용될 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 수직 배향 병류 접촉기(702)는 수직 배향 혼합기(706)와 수직 배향 질량 전달 섹션(708)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 천연 가스 스트림과 같은 가스 스트림(710), 및 희박 또는 반-희박 용매 용액과 같은 가스 처리 용액(712)은 수직 배향 혼합기(706) 안으로 분사된다. 가스 스트림(710) 및 가스 처리 용액(712)은 수직 배향 혼합기(706)와 수직 배향 질량 전달 섹션(708)을 통해서 하향으로 유동한다. 결과적으로, 가스 처리 용액(712)으로부터 형성된 액체 방울들은 가스 스트림(710)으로 통합된다. 또한, 다양한 실시예에서, 가스 스트림(710)으로부터의 불순물들은 가스 처리 용액(712)으로부터 형성된 액체 방울들로 통합된다.
통합된 액체 방울들을 갖는 가스 스트림(710)은 그 다음 수직 배향 분리 시스템(704) 안으로 하향으로 유동한다. 수직 배향 분리 시스템(704) 내에서, 불순물들을 포함하는 액체 방울들은 가스 스트림(710)으로부터 분리되고, 결과적으로 정화된 가스 스트림(714) 및 농후 가스 처리 용액(716)을 발생시킨다.
다양한 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 수직 배향 혼합기(706)와 질량 전달 섹션(708)은 가스 스트림(710) 안으로 통합된 액체 방울들에서 중력의 영향을 감소시킨다. 따라서, 배관의 벽들 상에 흐르는 액체의 비율은 감소하고, 액체 방울 크기는 액체 방울들의 합체가 감소되기 때문에 수직 배향 질량 전달 섹션(708)을 통해서 감소된다. 이는 가스 스트림(710)으로의 액체 방울들의 합체에 사용가능한 수직 배향 질량 전달 섹션(708)의 영역을 증가시킬 수 있고, 따라서 가스 스트림(710)으로부터 불순물들의 분리 정도를 증가시킬 수 있다. 또한, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 수직 배향 혼합기(706), 질량 전달 섹션(708) 및 분리 시스템(704)은 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)을 더욱 컴팩트하게 제조함으로써, 근해 적용상황의 경우에 수직 배향 병류 접촉 시스템의 점유공간을 감소시킨다. 더우기, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 수직 배향 혼합기(706), 질량 전달 섹션(708) 및 분리 시스템(704)은 시스템은 광범위한 제한된 공간 구성에 순응할 수 있게 한다.
도 7b는 수직 배향 병류 접촉기(702) 및 수평 배향 분리 시스템(718)을 포함하는 도 7a의 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 프로세스 흐름도이다. 유사 부호 항목들은 도 7a에 대해서 기술된다. 도 7b에 도시된 실시예에 따라서, 통합된 액체 방울을 갖는 가스 스트림(710)은 90°와 같은 각도 굽힘부를 포함하는 라인(720)을 경유하여 수평 배향 분리 시스템(718) 안으로 유동한다. 임의의 실시예에서, 수평 배향 분리 시스템(718)은 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)이 특정 제한된 공간 구성에 순응할 수 있게 하기 위하여 수직 배향 분리 시스템(704)보다 수직 배향 병류 접촉 시스템(700) 내에 포함된다.
도 7c는 수직 배향 분리 시스템(704)의 상류에서 직렬 연결된 다수의 수직 배향 병류 접촉기(702,703)를 포함하는 도 7a의 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 프로세스 흐름도이다. 유사 부호 항목들은 도 7a에 대해서 기술된다. 도 7c에 도시된 실시예에 따라서, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)은 단일 분리 시스템(704)의 상류에 있는 2개의 수직 배향 병류 접촉기(702,703)를 포함한다. 분리 시스템(704)은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 수직 또는 수평 배향될 수 있다. 더우기, 단지 2개의 수직 배향 병류 접촉기(702,703)만이 도시되지만, 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 임의의 수의 추가 수직 배향 병류 접촉기들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700) 내에 2개 이상의 수직 배향 병류 접촉기(702,703)를 제공하면, 가스 스트림(710) 안으로의 액체 방울들의 통합을 위해 사용가능한 영역을 증가시키고, 따라서 가스 스트림(710)으로부터 불순물들의 분리 정도를 증가시킬 수 있다.
임의의 실시예에서, 상이한 가스 처리 용액(712A,712B)은 각각의 수직 배향 병류 접촉기(702,703) 안으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 1 수직 배향 병류 접촉기(702)의 수직 배향 혼합기(706A) 안으로 분사되는 가스 처리 용액(712A)은 반-희박 용매 스트림이고, 제 2 수직 배향 병류 접촉기(703)의 수직 배향 혼합기(706B) 안으로 분사되는 가스 처리 용액(712A)은 희박 용매 스트림일 수 있다. 제 2 수직 배향 병류 접촉기(703) 안으로 신규 또는 희박 용매 스트림을 분사하면, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700) 내의 불순물들의 집중을 감소시킬 수 있고 가스 스트림(710) 안으로의 액체 방울들의 합체를 위한 구동력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 가스 스트림(710)으로부터의 불순물의 분리 정도는 증가될 수 있다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c의 프로세스 흐름도는 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)이 도 7a, 도 7b, 및 도 7c에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의되된 것이 아니다. 추가로, 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)은 이행형태의 상세사항들에 따라서 도 7a, 도 7b, 및 도 7c에 도시되지 않은 임의의 수의 추가 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임의의 실시예에서, 질량 전달 섹션(708)의 혼합기(706)는 수직 배향보다 수평 배향될 수 있다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)의 각각의 구성요소의 배향은 원하는 가스 스트림(710) 안으로의 액체 방울들의 통합량 뿐 아니라 수직 배향 병류 접촉 시스템(700)이 배치되는 특정 크기의 공간에 기초하여 각각의 이행형태에 대해서 선택될 수 있다.
도 8은 다수의 수직 배향 병류 접촉기들(801,802,803) 및 천연 가스 스트림(806)을 정화시키는데 사용될 수 있는 수직 배향 분리 시스템(804)을 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템(800)의 프로세스 흐름도이다. 각각의 수직 배향 병류 접촉기들(801,802,803)은 수직 배향 혼합기(808A-808C) 및 수직 배향 질량 전달 섹션(810A-810C)을 포함한다.
다양한 실시예에 있어서, 천연 가스 스트림(806) 및 반-희박 용매 스트림(812)은 제 1 수직 배향 병류 접촉기(801)의 수직 배향 혼합기(808A) 안으로 분사된다. 천연 가스 스트림(806) 및 반-희박 용매 스트림(812)이 수직 배향 혼합기(808A) 및 제 1 수직 배향 병류 접촉기(801)의 수직 배향 질량 전달 섹션(810A)을 통해서 하향으로 유동할 때, 천연 가스 스트림(806)은 반-희박 용매 스트림(812)과 접촉한다. 결과적으로, 반-희박 용매 스트림(812)으로부터 형성된 액체 방울들은 천연 가스 스트림(806) 안으로 통합된다. 또한, 천연 가스 스트림(806)으로부터의 불순물은 반-희박 용매 스트림(812)으로부터 형성된 액체 방울들과 통합된다.
제 1 수직 배향 병류 접촉 시스템(801)으로부터, 통합 액체 방울을 갖는 천연 가스 스트림(806)은 제 2 수직 배향 병류 접촉기(802)의 수직 배향 혼합기(808B) 안으로 하향으로 유동한다. 또한, 희박 용매 스트림(814)은 제 2 수직 배향 병류 접촉기(802)의 수직 배향 혼합기(808B) 안으로 분사된다. 통합 액체 방울을 포함하는 천연 가스 스트림(806)과 희박 용매 스트림(814)이 제 2 수직 배향 병류 접촉기(802)의 수직 배향 혼합기(808B)와 수직 배향 질량 전달 섹션(810B)을 통해서 하향으로 유동할 때, 통합 액체 방울을 포함하는 천연 가스 스트림(806)은 희박 용매 스트림(814)과 접촉한다. 결과적으로, 희박 용매 스트림(814)으로부터 형성된 추가 액체 방울은 천연 가스 스트림(806)과 통합된다. 희박 용매 스트림(814)으로부터 형성된 액체 방울들은 천연 가스 스트림(806)으로부터 추가 불순물들을 포함할 수 있다.
제 2 수직 배향 병류 접촉 시스템(802)으로부터, 통합 액체 방울을 갖는 천연 가스 스트림(806)은 제 3 수직 배향 병류 접촉기(803)의 수직 배향 혼합기(808C) 안으로 하향으로 유동한다. 또한, 희박 용매 스트림(816)은 제 3 수직 배향 병류 접촉기(803)의 수직 배향 혼합기(808C) 안으로 분사된다. 통합 액체 방울을 포함하는 천연 가스 스트림(806)과 희박 용매 스트림(816)이 제 3 수직 배향 병류 접촉기(803)의 수직 배향 혼합기(808C)와 수직 배향 질량 전달 섹션(810C)을 통해서 하향으로 유동할 때, 통합 액체 방울을 포함하는 천연 가스 스트림(806)은 희박 용매 스트림(816)과 접촉한다. 결과적으로, 희박 용매 스트림(816)으로부터 형성된 추가 액체 방울은 천연 가스 스트림(806)과 통합된다. 희박 용매 스트림(816)으로부터 형성된 액체 방울들은 천연 가스 스트림(806)으로부터 잔류 불순물들을 포함할 수 있다.
통합 액체 방울들을 갖는 천연 가스 스트림(806)은 그 다음 수직 배향 분리 시스템(804) 안으로 하향으로 유동한다. 수직 배향 분리 시스템(804) 내에서, 불순물들을 포함하는 액체 방울들은 천연 가스 스트림(806)으로부터 분리되어서 결과적으로 정화된 가스 스트림(818)과 농후 용매 스트림(820)을 발생시킨다.
도 8의 프로세스 흐름도는 수직 배향 병류 접촉 시스템(800)이 도 8에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 수직 배향 병류 접촉 시스템(800)은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 도 8에 도시되지 않은 임의의 수의 추가 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 병류 접촉기들(801,802,803)의 혼합기(808A-808C)와 질량 전달 섹션(810A-810C)은 수직으로 배향되지만, 임의의 실시예에서, 혼합기(808A-808C) 또는 질량 전달 섹션(810A-810C)은 수평으로 배향될 수 있다. 더우기, 분리 시스템(804)은 수평 배향된 것으로 기술되지만, 임의의 실시예에서, 분리 시스템(804)은 수직으로 배향될 수 있다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(800)의 각각의 구성요소의 배향은 원하는 천연 가스 스트림(806) 안으로의 액체 방울들의 통합량 뿐 아니라 수직 배향 병류 접촉 시스템(800)이 배치되는 공간의 특정 치수에 기초하여 각각의 이행형태에 따라서 선택될 수 있다.
도 9는 수직 배향 병류 접촉 시스템(900)의 개략도이다. 수직 배향 병류 접촉 시스템(900)은 가스 스트림 내의 성분들의 분리를 위하여 제공될 수 있다. 또한, 수직 배향 병류 접촉 시스템(900)은 신속한 성분 분리가 바람직한, 도 2a 및 도 2b의 가스 처리 시스템(200,260)과 같은 다양한 가스 처리 시스템의 이행을 보조할 수 있다. 임의의 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템(900)은 도 2a, 도 2b, 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 6, 도 7a 내지 도 7c 또는 도 8에 대해서 각각 설명된 수직 배향 병류 접촉 시스템(204A-204F, 402A-402C, 500A-500C, 602A-602C, 700, 또는 800) 중 하나이다.
수직 배향 병류 접촉 시스템(900)은 배관(904)과 직렬로 배치된 수직 배향 병류 접촉기(902)를 포함할 수 있다. 수직 배향 병류 접촉기(902)는 유동 가스 스트림(906)과 액체 방울 스트림과의 효율적인 접촉을 제공하는 다수의 구성요소들을 포함할 수 있다. 액체 방울 스트림은 가스 스트림(906)으로부터 H20, H2S, 또는 CO2와 같은 불순물들의 분리를 위하여 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉기(902)는 수직 배향 혼합기(908) 및 수직 배향 질량 전달 섹션(910)을 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 스트림(906)은 파이프(904)를 통하여 그리고 수직 배향 혼합기(908) 안으로 유동할 수 있다. 액체 스트림(912)은 또한 수직 배향 혼합기(908)에 있는, 예를 들어, 유동 채널(916)에 결합된 중공 공간(914)을 통해서 수직 배향 혼합기(908) 안으로 유동할 수 있다. 액체 스트림(912)은 가스 스트림(906)으로부터 불순물들을 제거할 수 있는, 예를 들어 용매와 같은 임의의 유형의 처리 액체를 포함할 수 있다.
유동 채널(916)로부터, 액체 스트림(912)은 분사 오리피스들(918)을 통해서 미세 방울들로 가스 스트림(906) 안으로 방출되고, 그 다음 수직 배향 질량 전달 섹션(910) 안으로 유동한다. 이는 결과적으로 수직 배향 질량 전달 섹션(910) 내에서 처리된 가스 스트림(920)을 발생시킬 수 있다. 처리된 가스 스트림(920)은 가스상에서 분산된 작은 액체 방울들을 포함할 수 있다. 액체 방울들은 액체 스트림(912) 안으로 흡수되거나 또는 용해된 가스 스트림(906)으로부터의 불순물들을 포함할 수 있다.
처리된 가스 스트림(920)은 수직 배향 질량 전달 섹션(910)으로부터 사이클론 분리기, 메쉬 스크린 또는 안착 용기와 같은 분리 시스템(922)으로 유동할 수 있다. 분리 시스템(922)은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 수직 배향되거나 또는 수평 배향될 수 있다. 분리 시스템(922)은 가스상으로부터 액체상을 제거한다. 액체 방울은 통합된 불순물(924)을 갖는 본래 액체를 포함할 수 있고, 가스상은 정화된 가스 스트림(926)을 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 정화된 가스 스트림(926)은 H2O의 제거를 통해서 정화된 탈수 가스 스트림이다. 다른 실시예에서, 정화된 가스 스트림(926)은 예를 들어, H2S 및/또는 CO2의 제거를 통해서 정화된 정화 가스 스트림이다.
도 10a는 수직 배향 혼합기(1000)의 평면도이다. 수직 배향 혼합기(1000)는 도 9의 수직 배향 병류 접촉 시스템(900)에 대해서 기술된 수직 배향 병류 접촉기(902)와 같은, 수직 배향 병류 접촉기 내에 이행된다. 수직 배향 혼합기(1000)는 파이프 내에 위치한 축방향의, 직렬 혼합기일 수 있다. 수직 배향 혼합기(1000)의 평면도는 수직 배향 혼합기(1000)의 상류 도면을 나타낸다.
수직 배향 혼합기(1000)는 외부 환형 지지링(1002), 상기 외부 환형 지지링(1002)으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드(1004), 및 중심 가스 진입 원추부(1006)를 포함할 수 있다. 환형 지지링(1002)은 파이프와 직렬의 수직 배향 혼합기(1000)를 고정할 수 있다. 또한, 방사상 블레이드(1004)는 중심 가스 진입 원추부(1006)에 대한 지지부를 제공할 수 있다.
환형 지지링(1002)은 파이프 내부에 있는 플랜지형 연결부 또는 제거가능한 또는 고정된 슬리브로서 설계될 수 있다. 또한, 환형 지지링(1002)은 도 9, 도 10c 및 도 10d에 대해서 추가로 기술된 액체 공급 시스템 및 중공 채널을 포함할 수 있다. 액체 스트림은 환형 지지링(1002)에 있는 중공 채널을 통해서 수직 배향 혼합기(1000)로 공급될 수 있다. 중공 채널은 수직 배향 혼합기(1000)의 주변부를 따른 액체 스트림의 동일 분배를 허용할 수 있다.
환형 지지링(1002) 내의 소형 액체 채널은 방사상 블레이드(1004) 내의 분사 오리피스(1008)를 통하여 유동하는 액체 스트림용 유동 경로를 제공할 수 있다. 액체 분사 오리피스(1008)는 각각의 방사상 블레이드(1004)의 선단 에지에 또는 인근에 위치할 수 있다. 방사상 블레이드(1004) 상에 액체 분사 오리피스(1008)를 배치하면, 액체 스트림이 방사상 블레이드(1004)들 사이로 안내되는 가스 스트림에 균일하게 분배되게 허용한다. 구체적으로, 액체 스트림은 방사상 블레이드(1004)들 사이에 있는 갭들을 통해서 흐르는 가스 스트림에 의해서 접촉되고, 작은 방울들로 변환되어 가스상으로 포획될 수 있다.
가스 스트림은 또한 가스 입구(1012)를 통해서 중심 가스 진입 원추부(1006) 안으로 유동할 수 있다. 중심 가스 진입 원추부(1006)는 파이프의 단면부를 차단할 수 있다. 방사상 블레이드(1004)는 가스 스트림이 중심 가스 진입 원추부(1006)로부터 흐르게 허용하는 가스 출구 슬롯(1010)을 포함한다. 이는 가스 스트림이 파이프를 통해서 유동할 때 가스 스트림의 속도를 증가시킬 수 있다. 중심 가스 진입 원추부(1006)는 소정량의 가스 스트림을 방사상 블레이드(1004) 상에 있는 가스 출구 슬롯(1010)으로 안내할 수 있다.
방사상 블레이드(1004)를 통해서 분사된 임의의 액체 스트림은 액체막으로서 방사상 블레이드(1004)의 표면 상에 침착될 수 있다. 가스 스트림이 중심 가스 진입 원추부(1006)를 통해서 유동하고 방사상 블레이드(1004)로부터 가스 출구 슬롯(1010)으로부터 안내될 때, 가스 스트림은 방사상 블레이드(1004)의 많은 액체막을 소거 또는 송풍할 수 있다. 이는 가스상으로의 액체 스트림의 분산을 강화할 수 있다. 추가로, 가스 스트림의 유동에 대한 폐색 및 중심 가스 진입 원추부(1006)에 의해서 생성된 전단 에지들은 구역에 증가된 난류 분산비율을 제공할 수 있다. 이는 결과적으로 가스 스트림 및 액체 스트림의 질량 전달 비율을 강화시키는 소형 방울들을 발생시킬 수 있다.
수직 배향 혼합기(1000)의 크기는 가스 스트림이 고속으로 유동하도록 조정될 수 있다. 이는 환형 지지링(1002)의 직경에서 점진적 감소 또는 환형 지지링(1002)의 직경에서의 급격한 감소를 통해서 달성될 수 있다. 수직 배향 혼합기(1000)의 외벽은 가스 스트림과 액체 스트림이 하류 수직 배향 질량 전달 섹션 안으로 방출되는 지점에서 종결되는 약간 수렴하는 형상을 가진다. 이는 수직 배향 혼합기(1000)로부터 제거되는 임의의 액체막의 전단 및 재포획을 허용할 수 있다. 추가로, 방사상 내향링, 홈형 표면 또는 다른 적당할 설비는 가스 스트림 및 액체 스트림이 하류 수직 배향 질량 전달 섹션 안으로 방출되는 지점 인근에 있는 수직 배향 혼합기(1000)의 외경에 포함될 수 있다. 이는 가스상 내의 액체 포획 정도를 강화시킬 수 있다.
수직 배향 혼합기(1000)의 하류 단부는 수직 배향 질량 전달 섹션(미도시) 안으로 방출될 수 있다. 수직 배향 질량 전달 섹션은 파이프의 직선형 섹션 또는 동심 팽창 섹션일 수 있다. 임의의 실시예에서, 중심 가스 진입 원추부(1006)는 무딘 단부형 원추부 또는 테이퍼진 단부형 원추부로 종결된다. 다른 실시예에서, 중심 가스 진입 원추부(1006)는 방울 발생을 위한 다수의 위치들을 제공하는 원추부를 따라서 다수의 동심 리지(ridge)들을 포함할 수 있는 리지형 원추부로 종결된다. 또한, 임의의 수의 가스 출구 슬롯(1010)은 수직 배향 혼합기(1000)로부터 액체막의 제거를 허용하기 위하여 원추부 상에 자체적으로 제공될 수 있다.
도 10b는 도 10a의 수직 배향 혼합기(1000)의 상단 사시도이다. 유사 부호 항목은 도 10a에 대해서 기술된 것과 같다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 중심 가스 진입 원추부(1006)의 상류 부분은 상류 방향으로 방사상 블레이드(1004) 및 환형 지지링(1002)보다 파이프 안으로 더욱 연장될 수 있다. 중심 가스 진입 원추부(1006)의 하류 부분도 역시 하류 방향으로 방사상 블레이드(1004) 및 환형 지지링(1002)보다 파이프 안으로 더욱 연장될 수 있다. 하류 방향으로의 중심 가스 진입 원추부(1006)의 길이는 도 10c 및 도 10d에 대해서 추가로 기술된 바와 같이, 중심 가스 진입 원추부(1006)의 단부에 있는 원추부의 유형에 의존한다.
도 10c는 도 10a 및 도 10b의 수직 배향 혼합기(1000)의 측단면 사시도이다. 유사 도면 부호 항목들은 도 10a 및 도 10b에 대해서 기술된 것과 같다. 도 10c에 도시된 실시예에 따라서, 수직 배향 혼합기(1000)의 중심 가스 진입 원추부(1006)는 테이퍼진 단부형 원추부(1014)로 종결된다. 테이퍼진 단부형 원추부(1014)로 중심 가스 진입 원추부(1006)를 종결하면, 수직 배향 혼합기(1000)에 의해서 유발된 파이프에서의 전체 압력 강하를 감소시킬 수 있다.
도 10d는 도 10a 내지 도 10c의 수직 배향 혼합기(1000)의 다른 측단면 사시도이다. 유사 도면부호 항목들은 도 10a 내지 도 10c에 대해서 기술된 것과 같다. 도 10d에 도시된 실시예에 따라서, 수직 배향 혼합기(1000)의 중심 가스 진입 원추부(1006)는 무딘 단부형 원추부(1016)로 종결된다. 중심 가스 진입 원추부(1006)를 무딘 단부형 원추부(1016)로 종결하면, 파이프의 중심부에 방울 형성을 촉진할 수 있다.
가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법
도 11은 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법(1100)의 프로세스 흐름도이다. 본 방법(1100)은 가스 처리 시스템 내의 하나 이상의 수직 배향 병류 접촉 시스템에 의해서 실행된다. 본 방법은 액체 스트림이 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동하는 블록 1102에서 개시된다. 더욱 구체적으로, 액체 스트림은 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 혼합기 안으로 유동한다. 액체 스트림은 환형 지지링과 상기 환형 지지링으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드들을 통해서 수직 배향 혼합기 안으로 유동할 수 있다. 환형 지지링은 파이프 내에서 직렬로 수직 배향 혼합기를 고정할 수 있다. 액체 스트림은 예를 들어, 임의의 적당한 유형의 흡수제 액체 스트림일 수 있다.
블록 1104에서, 가스 스트림은 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동한다. 더욱 구체적으로, 가스 스트림은 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 혼합기 안으로 유동한다. 가스 스트림은 방사상 블레이드들에 의해서 지지되는 중심 가스 진입 원추부를 통해서 수직 배향 혼합기 안으로 유동할 수 있다. 가스 스트림은 예를 들어, 천연 가스 스트림일 수 있다.
블록 1106에서, 가스 스트림은 가스 스트림과 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들의 통합을 제공하기 위하여 수직 배향 병류 접촉기 내에서 액체 스트림과 접촉한다. 더욱 구체적으로, 가스 스트림은 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 질량 전달 섹션 및 수직 배향 혼합기 내에서 액체 스트림과 접촉한다. 다양한 실시예에서, 가스 스트림 내의 불순물들은 액체 방울들과 합체된다. 이러한 불순물들은 예를 들어, H2S 또는 CO2와 같은 산성 가스 또는 물을 포함할 수 있다.
임의의 실시예에서, 중심 가스 진입 원추부는 가스 유동을 부분적으로 폐색함으로써 가스 유동의 난류를 증가시킨다. 이러한 난류 증가는 결과적으로 가스 스트림 내의 액체 방울들의 분산량을 증가시킨다. 또한, 수직 배향 병류 접촉기의 형상에 의해서 생성된 전단력은 가스 스트림 내의 액체 방울의 분산을 보조할 수 있다.
블록 1108에서, 액체 방울들은 분리 시스템 내의 가스 스트림으로부터 분리된다. 분리 시스템은 예를 들어, 사이클로닉 분리기 또는 분리탑일 수 있다. 더우기, 분리 시스템은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 수직 배향 또는 수평 배향될 수 있다. 다양한 실시예에서, 액체 방울들로 합체되는 불순물들도 역시 액체 방울과 함께 가스 스트림으로부터 분리된다. 이는 결과적으로 정화된 가스 스트림을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 가스 스트림이 천연 가스 스트림이고, 불순물들이 물을 포함하면, 천연 가스 스트림은 물의 제거를 통해서 탈수될 수 있다. 다른 예로서, 가스 스트림이 천연 가스 스트림이고 불순물들이 산성 가스를 포함하면, 천연 가스 스트림은 산성 가스의 제거를 통해서 스위트닝될 수 있다.
도 11의 프로세스 흐름도는 방법(1100)의 블록들이 임의의 특정 순서로 실행되거나 또는 방법(1100)의 모든 블록들이 모든 경우에 포함되어야 한다는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 도 11에 도시된 임의의 수의 추가 블록들은 특정 이행형태의 상세사항들에 따라서, 본 방법(1100)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 가스 스트림은 파이프 내에 직렬로 연결된 임의의 수의 추가 수직 배향 병류 접촉 시스템을 통해서 유동할 수 있다. 임의의 실시예에서, 수직 배향 병류 접촉 시스템은 잔류 불순물들을 제거함으로써 가스 스트림을 점진적으로 정화시킨다. 추가로, 임의의 실시예에서, 분리 시스템의 하류에 있는 액체 스트림으로부터 불순물들이 제거된다. 액체 스트림은 그 다음 수직 배향 병류 접촉 시스템으로 재순환되거나 또는 다른 수직 배향 병류 접촉 시스템 안으로 유동할 수 있다.
다양한 실시예에서, 단일 수직 배향 병류 접촉 시스템은 분리 시스템의 상류에 있는 일련의 수직 배향 병류 접촉기를 포함한다. 이러한 실시예에서, 가스 스트림은 가스 스트림과 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들의 통합을 제공하기 위하여 각각의 수직 배향 병류 접촉기 내에서 액체 스트림과 접촉하고, 그 다음 액체 방울들은 하류 분리 시스템 내의 가스 스트림으로부터 분리된다. 본 실시예는 도 12에 대해서 추가로 기술된다.
이러한 실시예에서, 방법(1100)은 켄치 적용(quench application)들에 대해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 방법(1100)은 냉각수의 분사 또는 에틸렌 켄치 적용에 대한 고온 오일의 직접 분사를 위하여 사용될 수 있다. 또한, 본 방법(1100)은 산성 가스 흡수체 탑상 시스템을 포함하는 물 세척 적용과 같은 물 세적 적용들에 대해서 사용될 수 있다.
도 12는 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기를 포함하는 수직 배향 병류 접촉 시스템을 사용하여 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리시키기 위한 방법(1200)의 프로세스 흐름도이다. 다양한 실시예에서, 본 방법(1200)은 도 7c에 대해서 기술된 병류 접촉 시스템(700) 또는 도 8에 대해서 기술된 병류 접촉 시스템(800)과 같이, 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 접촉기들을 포함하는 임의의 유형의 병류 접촉 시스템에 의해서 실행될 수 있다.
본 방법은 반-희박 용매 스트림이 수직 배향 병류 접촉 시스템의 제 1 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동하는 블록 1202에서 개시된다. 또한, 블록 1204에서, 천연 가스 스트림은 제 1 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동한다. 더욱 구체적으로, 반-희박 용매 스트림과 천연 가스 스트림은 제 1 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 혼합기 안으로 유동한다.
블록 1206에서, 천연 가스 스트림은 제 1 다상 스트림을 제공하기 위하여 제 1 수직 배향 병류 접촉기 내의 반-희박 용매 스트림과 접촉한다. 더욱 구체적으로, 천연 가스 스트림은 제 1 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 질량 전달 섹션 및 수직 배향 혼합기 내의 반-희박 용매 스트림과 접촉한다. 제 1 다상 스트림은 반-희박 용매 스트림으로부터 형성된 통합된 액체 방울들을 갖는 천연 가스 스트림이다. 통합된 액체 방울들은 천연 가스 스트림으로부터의 불순물들을 포함한다.
블록 1208에서, 제 1 다상 스트림은 수직 배향 병류 접촉 시스템의 제 2 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동한다. 또한, 블록 1210에서, 희박 용매 스트림은 제 2 수직 배향 병류 접촉기 안으로 유동한다. 더욱 구체적으로, 제 1 다상 스트림과 희박 용매 스트림은 제 2 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 혼합기 안으로 유동한다.
블록 1212에서, 제 1 다상 스트림은 제 2 다상 스트림을 제공하기 위하여 제 2 수직 배향 병류 접촉기 내의 희박 용매 스트림과 접촉한다. 더욱 구체적으로, 제 1 다상 스트림은 제 2 수직 배향 병류 접촉기의 수직 배향 질량 전달 섹션 및 수직 배향 혼합기 내의 희박 용매 스트림과 접촉한다. 제 2 다상 스트림은 희박 용매 스트림으로부터 형성된 추가 통합된 액체 방울들을 갖는 천연 가스 스트림이다. 추가 통합된 액체 방울들은 천연 가스 스트림으로부터 잔류 불순물을 포함한다.
블록 1214에서, 제 2 다상 스트림은 분리 시스템 내에서 정화된 천연 가스 스트림과 농후 용매 스트림으로 분리된다. 분리 시스템은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 수직 배향 또는 수평 배향될 수 있다. 다양한 실시예에서, 단일 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 수직 배향 병류 접촉기를 사용하면, 천연 가스 스트림으로부터 불순물들의 분리 정도에서의 증가를 허용하고 또한 전체 수직 배향 병류 접촉 시스템의 크기 및 중량에서 대응하게 제한되게 증가시킬 수 있다.
도 12의 프로세스 흐름도는 방법(1200)의 블록들이 임의의 특정 순서로 실행되어야 하거나 또는 방법(1200)의 모든 블록들이 모든 경우에 포함되어야 한다는 것을 표시하도록 의도되지 않는다. 추가로, 도 12에 도시되지 않은 임의의 수의 추가 블록들은 특정 이행형태의 상세사항들에 따라서 방법(1200) 내에서 포함될 수 있다.

Claims (29)

  1. 병류 접촉 시스템에 있어서,
    파이프 내에 직렬로 위치한 병류 접촉기로서, 상기 병류 접촉기는:
    혼합기로서,
    상기 혼합기를 상기 파이프 내에 유지하도록 구성된 환형 지지링,
    상기 환형 지지링으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드들로서, 상기 환형 지지링은 파이프 내에 상기 혼합기를 직렬로 고정하고, 상기 환형 지지링은 액체 스트림이 상기 다수의 방사상 블레이드들을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 상에 배치된 분사 오리피스들의 밖으로 유동하게 허용하도록 구성된 복수의 액체 채널들을 갖는, 상기 다수의 방사상 블레이드들, 및
    상기 다수의 방사상 블레이드들에 의해 지지되는 중심 가스 진입 원추부로서, 상기 중심 가스 진입 원추부는, 가스 스트림의 제 1 부분이 상기 중심 가스 진입 원추부의 중공 섹션을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 내에 포함된 가스 출구 슬롯들을 통해 유동하고, 가스 스트림의 제 2 부분이 상기 중심 가스 진입 원추부 주위에서 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 사이에서 유동하게 허용하도록 구성된, 상기 중심 가스 진입 원추부,를 포함하는 상기 혼합기, 및
    상기 혼합기의 하류에 있는 질량 전달 섹션을 포함하고,
    상기 혼합기와 상기 질량 전달 섹션은 상기 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들과 상기 가스 스트림의 효율적인 통합을 위해 제공되고, 상기 액체 방울들은 상기 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함하는, 상기 병류 접촉기와;
    상기 가스 스트림으로부터 상기 불순물들을 포함하는 상기 액체 방울들을 제거하도록 구성된 분리 시스템을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 수직으로 배향되는, 병류 접촉 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 수평으로 배향되는, 병류 접촉 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 병류 접촉 시스템은 상기 분리 시스템의 상류에 있는 제 1 병류 접촉기와 제 2 병류 접촉기를 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 병류 접촉기의 혼합기 안으로 유동하는 액체 스트림은 반-희박 용매 스트림을 포함하고, 상기 제 2 병류 접촉기의 혼합기 안으로 유동하는 액체 스트림은 희박 용매 스트림을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 스트림은 천연 가스 스트림을 포함하고, 상기 불순물들은 물을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 스트림은 천연 가스 스트림을 포함하고, 상기 불순물들은 산성 가스를 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 사이클로닉 분리기(cyclonic separator)를 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 시스템은 증류탑(distillation column)을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 가스 진입 원추부의 하류 부분은 무딘 단부형 원추부를 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 가스 진입 원추부의 하류 부분은 테이퍼진 단부형 원추부를 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 스트림은 흡수제 액체 스트림을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파이프 내에 직렬로 연결된 다수의 병류 접촉 시스템들을 포함하는, 병류 접촉 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 병류 접촉 시스템은 가스 처리 시스템 내에서 실행되는, 병류 접촉 시스템.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 병류 접촉 시스템은 켄치 적용(quench application)들을 위해 사용되는, 병류 접촉 시스템.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 병류 접촉 시스템은 물 세척 적용들을 위해 사용되는, 병류 접촉 시스템.
  17. 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법에 있어서,
    환형 지지링과 상기 환형 지지링으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드들을 경유하여 병류 접촉기의 혼합기 안으로 액체 스트림을 유동시키는 단계로서, 상기 액체 스트림이 상기 다수의 방사상 블레이드들을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 상에 배치된 분사 오리피스들의 밖으로 유동하고, 상기 환형 지지링은 파이프 내에 상기 혼합기를 직렬로 고정하는, 상기 액체 스트림을 유동시키는 단계;
    상기 다수의 방사상 블레이드들에 의해서 지지되는 중심 가스 진입 원추부를 경유하여 상기 혼합기 안으로 가스 스트림을 유동시키는 단계로서, 상기 가스 스트림의 제 1 부분은 상기 중심 가스 진입 원추부의 중공 섹션을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 내에 포함된 가스 출구 슬롯들을 통해 유동하고, 상기 가스 스트림의 제 2 부분은 상기 중심 가스 진입 원추부 주위에서 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 사이에서 유동하는, 상기 가스 스트림을 유동시키는 단계;
    상기 액체 스트림으로부터 형성된 액체 방울들과 상기 가스 스트림과의 통합을 제공하기 위해, 상기 병류 접촉기의 질량 전달 섹션 및 상기 혼합기 내에서 상기 가스 스트림을 상기 액체 스트림과 접촉시키는 단계로서, 상기 액체 방울들은 상기 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함하는, 상기 가스 스트림을 상기 액체 스트림과 접촉시키는 단계; 그리고
    상기 불순물들을 포함하는 상기 액체 방울들을 분리 시스템 내에 있는 상기 가스 스트림으로부터 분리시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리 시스템의 상류에 있는 다수의 병류 접촉기들을 통해서 상기 가스 스트림을 유동시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 파이프 내에서 직렬로 연결된 다수의 병류 접촉기들 및 대응 분리 시스템들을 통해서 상기 가스 스트림을 유동시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 가스 스트림은 천연 가스 스트림을 포함하고, 상기 불순물들은 물을 포함하는, 분리 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    통합된 물을 포함하는 액체 방울들을 상기 천연 가스 스트림으로부터 제거함으로써 탈수된 상기 천연 가스 스트림을 발생시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
  22. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 가스 스트림은 천연 가스 스트림을 포함하고, 상기 불순물들은 산성 가스를 포함하는, 분리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    통합된 산성 가스를 포함하는 액체 방울들을 상기 천연 가스 스트림으로부터 제거함으로써 스위트닝된 천연 가스 스트림을 발생시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
  24. 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 분리하기 위한 방법에 있어서,
    병류 접촉 시스템의 제 1 병류 접촉기 안으로 반-희박 용매 스트림을 유동시키는 단계;
    천연 가스 스트림을 상기 제 1 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계;
    제 1 다상 스트림을 제공하기 위하여 상기 천연 가스 스트림을 상기 제 1 병류 접촉기 내에 있는 상기 반-희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계로서, 상기 제 1 다상 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 불순물들을 포함하는 상기 반-희박 용매 스트림으로부터 형성된 통합된 액체 방울들을 갖는 상기 천연 가스 스트림을 포함하는, 상기 천연 가스 스트림을 상기 제 1 병류 접촉기 내에 있는 상기 반-희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계;
    상기 제 1 다상 스트림을 상기 병류 접촉 시스템의 제 2 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계;
    희박 용매 스트림을 상기 제 2 병류 접촉기 안으로 유동시키는 단계;
    제 2 다상 스트림을 제공하기 위하여 상기 제 1 다상 스트림을 상기 제 2 병류 접촉기 내에 있는 상기 희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계로서, 상기 제 2 다상 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 잔류 불순물들을 포함하는 상기 희박 용매 스트림으로부터 형성된 추가 통합된 액체 방울들을 갖는 상기 천연 가스 스트림을 포함하는, 상기 제 1 다상 스트림을 상기 제 2 병류 접촉기 내에 있는 상기 희박 용매 스트림과 접촉시키는 단계; 그리고
    상기 제 2 다상 스트림을 상기 병류 접촉 시스템의 분리 시스템 내에 있는 농후 용매 스트림과 정화된 천연 가스 스트림으로 분리시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 병류 접촉기와 상기 제 2 병류 접촉기 각각은 혼합기를 포함하고,
    상기 혼합기는,
    상기 혼합기를 파이프 내에 유지하도록 구성된 환형 지지링,
    상기 환형 지지링으로부터 연장되는 다수의 방사상 블레이드들로서, 상기 환형 지지링은 파이프 내에 상기 혼합기를 직렬로 고정하고, 상기 환형 지지링은 액체 스트림이 상기 다수의 방사상 블레이드들을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 상에 배치된 분사 오리피스들의 밖으로 유동하게 허용하도록 구성된 복수의 액체 채널들을 갖는, 상기 다수의 방사상 블레이드들, 및
    상기 다수의 방사상 블레이드들에 의해 지지되는 중심 가스 진입 원추부로서, 상기 중심 가스 진입 원추부는, 가스 스트림의 제 1 부분이 상기 중심 가스 진입 원추부의 중공 섹션을 통해 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 내에 포함된 가스 출구 슬롯들을 통해 유동하고, 가스 스트림의 제 2 부분이 상기 중심 가스 진입 원추부 주위에서 그리고 상기 다수의 방사상 블레이드들 사이에서 유동하게 허용하도록 구성된, 상기 중심 가스 진입 원추부,를 포함하는, 분리 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 천연 가스 스트림과 상기 반-희박 용매 스트림은 상기 제 1 병류 접촉기의 혼합기 안으로 유동하고, 상기 천연 가스 스트림은 상기 제 1 병류 접촉기의 질량 전달 섹션 및 상기 혼합기 내에서 상기 반-희박 용매 스트림과 접촉하는, 분리 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 다상 스트림과 상기 희박 용매 스트림은 상기 제 2 병류 접촉기의 혼합기 안으로 유동하고, 상기 제 1 다상 스트림은 상기 제 2 병류 접촉기의 질량 전달 섹션 및 상기 혼합기 내에서 상기 희박 용매 스트림과 접촉하는, 분리 방법.
  27. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 불순물들은 물을 포함하고, 탈수된 천연 가스 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 통합된 물을 포함하는 액체 방울들을 제거함으로써 발생되는, 분리 방법.
  28. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 불순물들은 산성 가스를 포함하고, 스위트닝된 천연 가스 스트림은 상기 천연 가스 스트림으로부터 통합된 산성 가스를 포함하는 액체 방울들을 제거함으로써 발생되는, 분리 방법.
  29. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    제 2 병류 접촉 시스템 내에 있는 농후 용매 스트림으로부터 상기 반-희박 용매 스트림과 상기 희박 용매 스트림을 재발생시키는 단계;
    상기 반-희박 용매 스트림을 상기 제 1 병류 접촉기로 재순환시키는 단계; 그리고
    상기 희박 용매 스트림을 상기 제 2 병류 접촉기로 재순환시키는 단계를 포함하는, 분리 방법.
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