KR102406584B1 - 산성 가스 처리에서 흡수제를 회수하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

산성 가스 처리에서 흡수제를 회수하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

재생기를 떠나는 및/또는 흡수기를 떠나는 스트림을 정적 혼합 구역 내로 유입함으로써 흡수성 화학물질을 회수하는 단계를 포함하는, 산성 가스를 연속적으로 처리하기 위한 방법 및 장치로, 보충 세척수가 흡수성 화학물질을 회수하기 위하여 첨가된다. 종래 기술의 방법에 대한 개선이 제공되며, 상기 재생기를 빠져나가는 및/또는 상기 흡수기를 빠져가는 회수된 흡수성 화학물질의 양을 증가 및/또는 최대화하기 위하여 하나 이상의 흡수성 화학물질 회수 유닛이 포함된다. 흡수성 화학물질 회수 유닛에는 혼합 유닛이 포함될 수 있으며, 액체는 사워 가스 및 흡수성 화학물질의 스트림에 첨가되어 상기 스트림으로부터 흡수성 화학물질과 혼합되고 흡수된다.

Description

산성 가스 처리에서 흡수제를 회수하기 위한 방법 및 장치
선행기술 시스템
종래 기술의 아민 흡수/재생 방법 및 장치가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 선행 기술 시스템에서, 감소된 유속 및 하향 유동하는 액체와 상향 유동하는 가스의 효율적인 접촉을 형성하기 위하여 바람직하게는 적절한 높이의 칼럼의 형태이고 배플, 트레이, 패킹 또는 다른 적절한 내부와 같은 물질 전달 시스템(550)과 함께 제공되는 흡수기(500).
흡수기(500) 내에는 상부 입구(520)에서 라인(710)을 통해 흡수제가 증착된다. 바람직하게는, 상기 흡수제는 흡수기(500)로 연속적으로 전달되는 한편, 처리될 가스는 라인(540)을 통해 하부로 전달된다.
흡수성 화학물질(흡수된 가스와 함께)이 라인(610)을 통해 출구(510)에서 바닥으로부터 제거되는 동안, 제거된 가스는 라인(1530)을 통해 출구(530)에서 흡수기(500)의 상부로부터 제거된다.
흡수된 "사워 가스(sour gas)" (라인(620)을 통해 입구(820)에서 재생기(800)로 진입)를 운반하는 하향-유동 흡수제 화학물질과 　(재생기(800)에서 하향 유동 흡수제로부터 사워 가스를 분리하고, 라인(1110)을 통해 상부 출구(830)에서 재생기(800)를 빠져나가는) 상향-유동 증기의 밀접한 접촉을 달성하기 위한 적절한 수단(850)을 갖는 재생기(800)가 흡수기(500)에 유동적으로 연결된다.
흡수된 사워 가스를 운반하는 흡수성 화학물질은 펌프(650)에 의해 또는 흡수기(500) 대 재생기(800)의 더 높은 차압을 이용하여 라인(610 및 620)을 통해 재생기(800)의 상부로 전달되고 상부 입구(820)를 통해 재생기(800)로 들어간다. 열교환기(600)를 통과할 때, 흡수된 사워 가스를 운반하는 흡수성 화학물질은 라인(630)에서 하부 출구(810)를 통해 재생기(800)를 빠져나온 고온 재생 흡수성 화학물질에 의하여 가열된다. 차례로 라인(630) 내의 재생 흡수성 화학물질은 열교환기(600)를 통과할 때 라인(610 및 620)에서 흡수된 사워 가스를 운반하는 저온 흡수성 화학물질에 의해 냉각된다.
재생기(800)의 바닥에는 흡수성 화학물질로부터 수증기의 끓음을 통해 증기를 발생시키는 가열 수단(예를 들어, 리보일러/열교환기(900))이 있다. 온도 상승 및 스트리핑(stripping) 증기에 의해 상기 재생기(800)에서 흡수제로부터 구동되는 사워 가스는 라인(1110)을 통해 상부 출구(830)에서 재생기(800)의 상부로부터 제거된다.
펌프(640) 또는 일련의 펌프는 재생기(800)의 바닥(하부 출구(810)에서)으로부터 라인(630)을 통해 재생 흡수성 화학물질을 회수하고, 재생 흡수성 화학물질을 라인(630, 640)을 경유하여 흡수기(500)로, 라인(710)은 (입구(520)에서) 흡수기(500)의 상부로 전달한다.
바람직하게는, 재생기(800)의 온도는 흡수기(500)의 온도보다 높다. 따라서 라인(610 및 620)을 통해 재생기(800)로 전달된 스트림을 가열하고 라인(630, 640 및 710)을 통해 흡수기(500)로 전달된 스트림을 냉각시키는 것이 바람직하다. 이러한 가열 및 냉각은 임의의 적합한 형태의 열교환기(600)(및 가능한 보조 열교환기(700))에 의해 달성될 수 있다. 재생기(500)의 바닥(510)으로부터 라인(610 및 620)을 흐르는 흡수된 사워 가스를 운반하는 흡수제(absorbent agent)는 한 방향으로 열교환기(600)를 통해 흐르고, 흡수기(800)의 바닥(810)으로부터 라인(630)의 재생 흡수성 화학물질의 스트림은 반대 방향으로 열교환기(600)를 통과하여 재생기(500)의 상부(520)로 계속 흐른다. 라인(630 및 640)을 흐르는 재생 흡수성 화학물질 스트림의 상기 스트림의 온도 강하가 충분하지 않을 수 있기 때문에, 궁극적으로 입구(520)에서 흡수기(500)로 들어가기 전에 이 스트림의 온도가 라인(640)에서 라인(710)으로 더 많이 떨어지게 하기 위해 추가적인 냉각 열교환기(700)가 제공될 수 있다.
상기 공정을 수행함에 있어서, 라인(540)에서 처리되는 상기 사워 가스는 상기 흡수기(500)로 전달되고, 흡수기(500)를 통과하여 지나간다. 산화탄소, 이산화황, 황화수소 및/또는 다른 사워 가스는 흡수 스트림(입구(520)에서 흡수기로 유입됨)의 작용에 의해 제거되고, 제거된 또는 "스위트 가스"(상기 사워 가스가 이제 제거됨)는 출구(530)를 통해 흡수기(500)에서 라인(1530)으로 빠져나간다.
흡수된 스트림은 이제 흡수된 사워 가스와 함께 흡수기(500)를 빠져나와 출구(510)를 통해 라인(610)으로 들어가고, 열교환기(600)를 통과함으로써 예열되어 입구(820)를 통해 재생기(800)로 들어간다. 리보일러/열교환기(900)는 재생기(800)의 내부(860)를 가열하여 화살표(865 및 867)로 개략적으로 나타낸 내부(860) 안의 역류 조건을 생성한다.
재생기(800)의 내부(860) 내에서, 액체 물 및 흡수성 화학물질은 재생기(800)의 바닥으로 아래로 흐르고, 이 과정 중에 이전에 흡수된 사워 가스는 흡수성 화학물질로부터 적어도 부분적으로 분리된다. 이제 상기 분리된 사워 가스는 내부(860)(화살표(865)로 개략적으로 표시됨)를 통해 상방으로 이동하고 재생기(800)를 빠져나와 출구(830)에서 라인(1110)에 진입한다.
흡수된 사워 가스의 추가 부분은 재생기(800)의 내부(860)를 가열하는 리보일러/열교환기(900)에 의해 생성된 열로부터 증발시켜(vaporizing) 제거되고, 이로써 흡수제로부터 흡수된 사워 가스(예를 들어, 액체 아민로부터의 H2S)를 더 끓인다. 이는 사워 가스가 아민과 같은 흡수성 화학물질과 비교하여 비등점이 낮기 때문이다. 비교적 고온에서 재생된 흡수성 화학물질(예를 들어, 대부분의 H2S가 제거된 대부분의 액체 아민)는 열교환기(600)에서 냉각되기 위하여 출구(810)를 통해 라인(630)으로 재생기(800)를 빠져나오고, 냉각 열교환기(700)에서 더 냉각되고, 흡수기(500)에서 재사용을 위해 복귀된다.
재생기(800) 내의 액체는 리보일러/열교환기(900)에 의해 흡수성 화학물질(예를 들어, 아민)의 일부가 기화되는 상기 온도로 가열될 수 있고 출구(830)를 통해 재생기(800)를 빠져나와 라인(1110)으로 진입한다. 이러한 증발된 흡수성 화학물질의 일부를 회수하기 위해, 상기 라인(1110)의 스트림은 응축기(1100)를 통과하여 사워 가스 및 흡수성 화학물질(예를 들어, 증발된 H2S 및 아민)의 기화된 가스 스트림으로부터 상대적으로 고비점의 흡착제를 부분적으로 응축 아웃(condense out)시킬 수 있다. 흡수성 화학물질의 응축을 통한 부분적 회수는 흡수성 화학물질이 사워 가스에 비해 더 높은 비등점을 가지므로 먼저 사워 가스가 증기 형태로 남아있는 동안 응축되기 때문에 성취된다(예를 들어, H2S 및 흡수성 화학물질의 전체 기체 스트림의 경우에도, 상기 H2S는 흡수성 화학물질이 응축되는 동안 상대적으로 낮은 비등점 때문에 기화된 채로 유지된다). 응축기(1100)는 역류 열교환기와 같은 통상적으로 이용 가능한 임의의 열교환기일 수 있다. 　이제 냉각된 사워 가스 스트림 및 응축된 유체 스트림은 응축기(1100)에서 라인(1120)으로 떠나고 분리기/녹아웃 드럼(1000)으로 들어간다. 상기 증발된 사워 가스 부분은 라인(1010)을 통해 분리기/녹아웃 드럼(1000)으로 배출되고 응축된 유체 스트림은 라인(1020)을 통해 배출된다. 라인(1020) 내의 응축된 유체 스트림은 라인(1020)을 통해 재생기(800)로 다시 안내되어 입구(840)로 전달될 수 있다.
위의 프로세스는 연속적인 프로세스가 될 수 있다. 선행 기술 시스템의 하나의 결점은 라인(1530)을 통해 흡수기(500)를 떠나는 흡수성 화학물질을 완전히 회수하지 못하고 및/또는 라인(1110)을 통해 재생기(800)를 떠나는 것이 고가 일 수 있는 흡수성 화학물질을 주기적으로 재공급할 필요가 있다는 것이다.
다음의 미국 특허는 본원에 참고로 인용된다:
산성 가스 처리를 위한 미국 특허 번호: 1,783,901; 3,594,985; 4,036,932; 4,079,117; 4,080,424; 4,093,701; 4,112,051; 4,124,685; 4,184,855; 4,198,387; 4,240,923; 4,336,233; 4,483,834; 4,499,059; 5,189,221; 5,993,608; 6,495,117; 7,102,049; 7,645,433; 7,901,487; 8,058,493; 및 8,816,078.
정적 혼합 시스템에 대한 미국 특허 번호: 5,255,974; 5,620,252; 5,688,047; 5,851,067; 5,865,537; 6,419,386; 6,576,617; 6,599,008; 6,676,286; 7,325,970; 7,841,765; 8,684,593; 및 8,753,006.
도시되고 아래에서 기재된 본 발명의 특징적은 새로운 특징들은 첨부된 청구범위에서 지적되며, 설명된 장치의 세부 사항 및 형식에 있어서 당업자가 다양한 생략, 수정, 대체 및 변화를 이해할 수 있으며, 그 작동은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명이 특정한 상세한 설명에 한정되는 것이 아니다. "한정" 또는 "필수적"이라는 표현이 없다면, 본 발명의 어떠한 특징도 이에 한정적이거나 필수적으로 구성하는 것이 아니다.
본 발명의 장치는 당업계에서 직면하는 문제를 간단하고 직접적인 방법으로 해결한다. 제공되는 것은 산성 가스 처리에서 흡수제를 회수하는 방법 및 장치이다.
다양한 실시 예에서, 상기 방법 및 장치는 증발로 인한 최소 용매/흡수성 화학물질 손실로 산성 가스로부터 산성 종들 중에서 H2S 및 CO2와 같은 산성 화합물을 제거한다.
상기 방법 및 장치(10)는 간헐적으로 또는 연속적으로 다양한 유형의 장치에서 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 하나 이상의 흡수성 화학물질 회수 유닛이 산성 가스를 처리하기 위해 연속 공정에 첨가된다.
다양한 실시 예에서, 종래 기술의 방법에 대한 개선이 제공되고, 재생기를 빠져나온 및/또는 흡수기를 빠져나온 회수된 흡수성 화학물질의 양이 증가 및/또는 최대화되는 하나 이상의 흡수성 화학물질 회수 유닛이 포함된다.
다양한 실시 예에서, 상기 흡수성 화학물질 회수 유닛은 혼합 유닛을 포함하고, 이는 액체가 산성 가스 및 흡수성 화학물질의 스트림에 첨가되고 상기 스트림으로부터 흡수성 화학물질과 혼합되고 흡수된다.
다양한 실시 예에서, 상기 흡수성 화학물질은 MEA(모노에탄올아민), DEA(디에탄올아민), MDEA(메틸디에탄올아민), 및 피퍼라진(piperazine), 산(acid), 알칼리 염(alkaline salt) 또는 물리적 용매를 포함하는 다른 화학물질과 MDEA의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 알카놀아민(alkanolamine)이다.
다양한 실시 예에서, 상기 흡수성 화학물질은 에탄올아민, 알킬아민, 아카놀아민, 입체장애 아민(hindered amine), 글리콜 및 이들 또는 액체 형태의 다른 화학물질의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
도면은 본 명세서의 일부를 구성하고, 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 예시적인 실시 예를 포함한다.
본 발명의 본질, 목적 및 이점을 더 잘 이해하기 위해, 이하의 도면과 함께 읽은 다음의 상세한 설명을 참조해야 하며, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다:
도 1은 흡수성 화학물질/아민 유형 용액으로 산성 가스를 처리하기 위한 종래 기술의 연속 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 손실된 흡수성 화학물질을 회수하기 위해 하나 또는 두 개의 흡수성 화학적 회수 유닛(들)을 사용하는 것과 함께 흡수성 화학 용액으로 산성 가스를 연속적으로 처리하기 위한 개선된 방법 및 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 방법 및 장치의 재생기에 유체적으로 연결된 흡수성 화학물질 회수 유닛의 일 실시 예의 측면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 흡수성 화학물질 회수 유닛의 정면도이다.
도 5는 본 방법 및 장치의 흡수기에 유체적으로 연결된 흡수성 화학물질 회수 유닛의 일 실시 예의 측면도를 도시한다.
도 6은 도 5의 흡수성 화학물질 회수 유닛의 정면도이다.
하나 이상의 바람직한 실시 형태의 상세한 설명이 본 명세서에 제공된다. 그러나 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 특정 세부 사항은 제한으로서 해석되는 것이 아니라 오히려 청구 범위에 대한 기초로서 그리고 임의의 적절한 시스템, 구조 또는 방식으로 본 발명을 사용하도록 당업자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다.
도 1은 흡수성 아민 유형 용액으로 산성 가스를 처리하기 위한 종래 기술의 연속 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 손실된 흡수성 화학물질을 회수하기 위해 흡수성 화학물질 회수 유닛(들)(2500 및 3500)을 사용하여 흡수성 화학물질 용액으로 산성 가스를 연속적으로 처리하기 위한 개선된 방법 및 장치(10)의 일 실시 예를 나타내는 개략도이다. 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)은 방법 및 장치(10)로부터 생략될 수 있지만, 본 방법 및 장치에서 그렇지 않으면 손실되는 재사용을 위한 흡수성 화학물질 회수를 위하여 여전히 흡수성 화학물질 회수 유닛을 사용하기 위한 본 발명의 의도와 부합할 수 있다.
도 3은 본 방법 및 장치(10)의 재생기(800)에 유체적으로 연결된 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 일 실시 예의 측면도를 도시한다. 도 4는 흡수성 화학물질 회수 유닛 (2500)의 정면도이다.
도 5는 본 방법 및 장치(10)의 흡수기(500)에 유체적으로 연결된 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 일 실시 예의 측면도를 도시한다. 도 6은 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 정면도이다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 흡수기(500)에서 배출되는 가스의 처리
산성 가스(540)는 입구(520)에서 라인(710)을 경유하여 흡수기(500)에 진입하는 역류 물/흡수성 화학 용액에 의해 처리되며, 흡수기(500)의 내부(560)에 위치한 물질 전달 장치(550)를 사용하여 흡수성 화학물질이 상기 가스 스트림으로부터 산성 가스를 흡수 또는 제거하도록 한다.
출구(530)(처리된 "스위트 가스", 일부 잔여 흡수제 화학물질 및 물을 함유)에서 라인(3510)을 통해 흡수기(500)에서 배출되는 현재 처리된 "스위트 가스"는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 보내진다. 흡수제 회수 유닛(3500)에서, "스위트 가스"의 처리된 스트림, 잔류 흡수성 화학물질 및 물은 세척되고 보충 세척수와 혼합된다. 보충 세척수는 라인(2020)으로부터 유입구(3530)를 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 진입한다.
라인(2020)의 보충 세척수는 다음 물 공급원 중 하나 또는 둘 모두로부터 얻어질 수 있다: (a) 외부 물 공급원(water source)(2000) 및/또는 (b) 녹아웃 드럼(1000)에서 배출된 출구 라인(1020)으로부터의 회수된 물 및 흡수성 화학물질. 외부 물 공급원(2000)으로부터, 상기 유동 경로는 외부 물 공급원(2000), 밸브(2100)를 통해, 라인(2020)을 통해, 및 입구(3530)이다. 환류 드럼(Reflux drum)(1000)으로부터 나오는 출구 라인(1020)으로부터, 상기 유동 경로는 출구 라인(1020), 밸브(1029)를 통해, 라인(1050)을 통해, 밸브(2029)를 통해, 라인(2010)을 통해, 밸브(2100)를 통해, 라인(2020)을 통해 및 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 입구(3530)이다. 이하에서 설명되는 바와 같이 전체 시스템의 동작 조건에 기초하여, 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 내로 공급되는 보충 세척수의 양 및/또는 양과 관련된 것을 결정할 수 있다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 내부에는, 유동 라인(3510)을 경유하여 흡수기(500)로부터 배출되는 처리된 "스위트 가스"는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 바이알 입구(3530)에 공급된 보충 세척수와 밀접하게 혼합될 수 있다. 원래 기체 상인 상당한 양의 흡수성 화학물질이 밀접한 접촉을 통해 액상으로 진입하게 하고, 유동 라인(3530)을 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)에 공급된 보충 세척수와 혼합된다.
출구(3520)를 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로부터 배출되는 보충 처리된 2 상 플로우는 플로우 라인(3510)을 통해 흡수기(500)로부터 나오는 처리된 "스위트 가스"와 물/흡수성 화학물질의 조합일 것이다. 이 플로우는 라인(1530)을 통해 드럼(1500)을 녹아웃(knock out) 시킬 것이며, 여기서 액체 및 기체 상으로 분리/분배될 것이다: (a) 라인(1510)을 통해 배출되는 처리된 "스위트 가스" 및 (b) 라인(1520)을 통해 배출되는 추가 회수된 흡수성 화학물질 및 물을 함유하는 액상.
라인(1510)에서 나오는 "스위트 가스"는 전체 공정 방법 및 장치(10)의 최종 생성물이며, 판매 및/또는 다른 공정에 사용될 수 있다.
라인(1520)을 통해 녹아웃 드럼을 빠져나오는 추가로 회수된 흡수성 화학물질 및 물은 주로 물이지만 다른 성분과 함께 소량의 흡수성 화학물질을 포함할 수도 있다. 이러한 액체는 미래의 흡수성 화학물질 및 물로 사용하기 위해 저장될 수 있다. 외부 물 공급기(2000)를 통해, 라인(610)을 통해, 및/또는 라인(1020)을 거쳐 재생기(800)로 및/또는 방법 및 장치(10)의 다른 부분에서 사용되는 것을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
흡수기(500)에서 사워 가스를 처리하기 위해 사용되는 흡수성 화학 용액의 재생
본 방법 및 장치(10)는 흡수기(500)에서 "사워 가스"를 제거하기 위해 사용되는 흡수성 화학 용액을 취할 것이고, 이는 출구(510)를 통해 흡수기(500)를 떠나고, 이 용액을 (a) 사워 가스 부분 및 (b) 흡수성 화학물질 부분으로 분리한다. 이러한 분리는 흡수기(500)에서의 추가의 사워 가스 처리를 위해 흡수성 화학물질을 재사용할 수 있게 하지만, 상기 사워 가스가 처분되는 것과 같이 적절하게 취급되게 한다.
흡수기(500)의 바닥(510)으로부터 배출되는 흡수성 화학 용액은 (라인(540)으로부터 흡수기로 들어가는 처리된 사워 가스로부터 제거된) 사워/산성 가스가 풍부하고, 다음 라인(630)으로부터의 고온 플로우(고온 플로우는 재생기(800)의 출구(810)로부터 유래됨)를 통해 열교환기(600)에서 예열 되도록 라인(610)으로 이동하고, 라인(620)에서 상부 입구(820)를 통해 재생기(800)로 진입하는 이동을 계속한다. 산성/사워 가스/흡수성 화학 용액은 물질 전달(850)을 사용하여 재생기(800)의 내부(860)에서 산성 가스를 재생시키거나 제거할 것이다.
재생기(800)에서, 기타 산성 종 및 더 작고 소량의 가스 흡수성 화학물질 중 H2S 및 CO2와 같은 "사워 가스"를 포함하는 증기 역류 흐름(화살표(865)로 개략적으로 표시됨)은 출구(850)에서 액체 배출 재생기(800)를 통해 상기 리보일러(900)에 의해 생성되고 라인(910)에서 리보일러로(900)로 흐르고, 그 후 상부 출구(830)에서 재생기(800)를 떠나고, 상기 흡수성 화학물질은 산성 가스와 비교하여 더 높은 비등점을 가지며, 상부 출구(830)에서 가스를 통하여 많이 증발되지 않고, 재생기(800)의 바닥으로 가라앉고 궁극적으로 하부 출구(810)에서 빠져나가는 경향이 있기 때문에 라인(2510) 내의 상기 산성/사워 가스는 가스성 흡수성 화학물질이 희박하고, 상부 출구(830)를 통해 재생기(800)를 떠나는 상기 흡수성 화학물질은 2단계로 회수될 수 있다:
(1) 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500), 및
(2) 응축기 유닛(1100)/환류 드럼(1000).
라인(1020)을 통해 환류 드럼(1000)을 떠나는 회수된 흡수성 화학물질 및 물은 다른 지점에서 방법 및 장치(10)에서 재사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 회수된 흡수제 화학물질과 물은:
(a) 라인(1020)을 통해 입구(840)에서 재생기(800)로 부분적으로 주입; 및/또는
(b) 유로 밸브(1029), 라인(1050), 밸브(2029) 및 라인(2530)을 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)으로 부분적으로 주입 및/또는
(c) 유로 밸브(1029), 라인(1050), 밸브(2029), 라인(2010), 밸브(2100), 라인(2020) 및 입구(3530)를 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 부분적으로 주입될 수 있다.
하부 출구(810)에서 라인(630)을 통해 재생기(800)를 떠나는 플로우는 고온 흡수성 화학물질, 물 및 일부 산성 가스의 혼합물이다. 라인(630)의 상기 혼합물은: (a) 이러한 흡수성 화학물질이 재생기(800)에서 라인(620)으로부터 재생되므로 흡수성 화학물질이 풍부하고, 　(b) 대부분의 산성 가스가 상부 출구(830)를 통해 재생기(800)를 떠나기 때문에 산성 가스는 적다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)
라인(2510)의 상부 출구(830)를 경유하여 재생기(800)의 상부 부분을 떠나는 산 가스, 흡수성 화학물질, 및 물 스트림은 흡수성 화학물질 재생 유닛(2500)으로 계속된다. 이 스트림은 라인(2530)에 의해 공급된 보충 세척수에 의해 세척되고 상기 보충 세척수와 밀접하게 혼합된다. 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 내에서 유닛(2500) 내부에 위치한 물질 전달 장치(2550)를 통해 밀접한 혼합이 달성될 수 있다. 보충 세척수와의 이러한 밀접한 혼합은 보충 세척수가 라인(2510)으로부터 증기 상(vapor phase)에서 액상인 물로 유입되는 흡수성 화학 분자의 대부분을 흡수하고 회수한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 정적 혼합기(static mixer)(2500)는 제1(2502) 및 제2(2504) 단부, 내부(2750)를 포함하는 관형 하우징(tubular housing)(2700), 및 종방향 축(2505)을 포함한다.
내부(2750)에는 플로우가 혼합기(2500) 내부(2750)를 통해 제1단부(2502)로부터 제2단부(2504)로 이동함에 따라 혼합 작업을 수행하는 복수의 정적 혼합 요소(2551, 2552, 2553 및 2554)가 존재할 수 있다(예를 들어, 화살표(2515) 방향으로의 이동).
일 실시 예는 하우징(2700) 내에 배치된 혼합 요소(2550)와 함께 관형 하우징(2700)을 포함하는 스태틱 혼합기(2500)가 제공된다. 다양한 실시 예에서, 상기 관형 케이싱(2700)은 원형 단면 튜브 또는 정사각형 단면 튜브일 수 있다.
다양한 실시 예에서 상기 혼합 요소(2550)는 복수의 혼합 요소 그룹(2551, 2552, 2553 및/또는 2554)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서 상기 혼합 요소 그룹(2551, 2552, 2553 및/또는 2554)은 상이한 유형의 혼합 그룹에 있다. 일 실시 예에서 각각의 혼합 요소 그룹(2551, 2552, 2553 및/또는 2554)은 작은 "메쉬 크기"를 제공하기 위해 좁은 "팩(pack)" 내에 배열된 다수의 망(web)을 포함한다.
일 실시 예에서 상기 혼합기(2500)는 내부에 배치된 관형 케이싱(2700), 종방향축(2505)과 소정 각도로 배치된 교차 망(crossed web) 형태의 적어도 하나의 혼합 요소(2550)를 포함하고, 상기 망은 적어도 두 그룹으로 배치되고, 임의의 한 그룹의 요소의 망은 서로 실질적으로 평행하게 연장되며, 한 그룹의 망은 다른 그룹의 망과 교차된다.
제1플로우 스트림은 제1단부(2502)를 통해 혼합기(2500)로 들어가고 일반적으로 화살표(2510)의 방향으로 이동한다.
제2플로우 스트림은 입구(2602)를 통해 혼합기(2500)로 들어가고 스프레이 노즐(2600)을 통해 내부(2750)로 분무 될 수 있다. 노즐로부터 분무되는 제2플로우 스트림은 화살표(2606)에 의해 개략적으로 도시된다.
두 스트림이 일반적으로 혼합기(2500)를 통해 제2단부(2504)를 향해 이동함에 따라, 제1 및 제2플로우 스트림은 혼합기(2500)에서 혼합될 수 있다.
제1 및 제2플로우 스트림이 혼합기(2500)를 통해 이동함에 따라, 혼합 요소(2551, 2552, 2553 및/또는 2554)를 통과한다. 제1 및 제2플로우 스트림의 혼합을 용이하게 하기 위해, 이들 플로우 스트림이 각각의 정적 혼합 요소를 통과할 때, 상기 플로우 스트림은 혼합기(2500) 내부(2750)를 통해 제1단부(2502)에서 제2단부(2504)로 이동(예를 들어, 화살표(2515) 방향으로의 이동)함에 따라 플로우의 플로우 방향이 여러 번 전환된다. 또한, 상기 혼합 요소는 증가된 액체의 표면적을 커버할 수 있는 많은 표면적을 가지며, 이 증가된 표면적이 혼합 요소를 통과하는 다른 플로우을 흡수하고 상호 작용할 수 있게 한다.
다양한 실시 예에서 혼합 요소(2551, 2552, 2553 및/또는 2554)는 튜브(2700)에서 연속적으로 배치될 수 있고, 인접한 요소들(예를 들어, 2551/2552; 2552/2553; 및/또는 2553/2554)은 종방향축(2505)에 대해 서로로부터 회전 가능하게 오프셋된다. 다양한 실시 예들에서 상기 종방향축(2505)에 대한 회전 오프셋(rotational offset)은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 및/또는 90도일 수 있다. 다양한 실시 예들에서 상기 회전 오프셋은 설명된 회전 오프셋의 양 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다(예를 들어, 10도 내지 90도 사이 또는 30도 내지 45도 사이).
라인(2530)의 보충 세척수는 다음의 물 공급원 중 하나 또는 둘 모두에서 얻을 수 있다: (a) 외부 물 공급원(water source)(2000) 및/또는 (b) 녹아웃 드럼(1000)에서 배출된 출구 라인(1020)으로부터의 회수된 물 및 흡수성 화학물질. 외부 물 공급원(2000)으로부터, 상기 유동 경로는 외부 물 공급원(2000), 밸브(2100)를 통해, 라인(2010)을 통해, 및 입구(2530)이다. 환류 드럼(Reflux drum)(1000)으로부터 나오는 출구 라인(1020)으로부터, 상기 유동 경로는 출구 라인(1020), 밸브(1029)를 통해, 라인(1050)을 통해, 밸브(2029)를 통해, 및 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 입구(2530)이다. 이하에서 설명되는 바와 같이 전체 시스템의 동작 조건에 기초하여, 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 내로 공급되는 보충 세척수의 양 및/또는 양과 관련된 것을 결정할 수 있다.
회수된 흡수성 화학물질 및 가스를 포함하는 액상의 스트림은 출구(2520)를 통해, 라인(1110)을 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)을 나가고 열교환기/응축기(1100)로 들어간다. 여기서 상기 스트림은 냉각되어 증기 상으로부터 추가 액체를 응축시키고, 상기 응축된 스트림은 라인(1120)을 통해 열교환기(1100)를 나와 환류 드럼(1000)으로 들어간다. 환류 드럼(1000)에서 증기 상 및 액체 상을 분리시키고, 증기 상은 주로 수증기이고, 산성/사워 가스는 라인(1010)을 통해 배출되며, 액상은 주로 물이고, 흡수성 화학물질은 라인(1020)을 통해 배출된다.
라인(1020)을 통해 환류 드럼(1000)으로부터 배출되는 흡수성 화학물질 및 물 혼합물은 다음 옵션 중 하나 이상을 포함하는 방법 및 장치(10)의 다양한 다른 부분에서 사용될 수 있다:
(a) 밸브(1029)로부터 상부 유입구(840)를 통해 흡수기(800)로 주입;
(b) 라인(1020), 밸브(1029), 라인(1050), 밸브(2029) 및 라인(2530)을 통해 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)으로 일부 또는 전부의 스트림을 주입함으로써 재생기(800)의 배출 가스를 세척하고;및
(c) 라인(1020), 밸브(1029), 라인(1050), 밸브(2029), 라인(2010), 밸브(2100), 라인(2020)을 통해 입구(3530)로 상기 스트림의 일부 또는 전부를 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 내로 주입함으로써 흡수기(500)로부터 나오는 가스를 세척.
상기 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500 및/또는 3500)에서의 혼합/세척은 상술되었다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(2500 및 3500)
방법 및 장치(10)에 대한 흡수성 화학물질 손실의 양을 80 내지 99.9% 범위의 기화(즉, 라인(1010 및 1510)을 통해 각각 빠져나옴)로부터 최소화하기 위해, 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500 및 3500)은 라인(2510 및 3510)에서 각각 발견되는 흡수성 화학 분자를 이들 스트림의 증기 상으로부터 액상으로 씻어 낸다.
다양한 실시 예에서, 발포 및 부식 흡수성 화학물질 사용이 탄화수소 오염 또는 흡수성 화학물질 분해 산물뿐만 아니라 작동 변수를 제어하여 설비 내에서 조절되어야 할 때, 흡수성 화학물질의 기화 손실(vaporization loss)은 대체 흡수성 화학물질을 공정에 첨가하는 주된 이유이다. 이 흡수성 화학물질을 "솔벤트 메이크업(Solvent Make Up)"이라고 한다. Natural Gas Industry의 Solvent Make Up은 공정에서 처리되는 가스의 MMSCF(Million Standard Cubic Feet)마다 흡수성 화학물질 1 ~ 3파운드 범위일 수 있다. 일반적인 솔벤트 메이크업은 구성해야 하는 용매의 경질 성분(lighter component)에 대해 최대 50% 이상이 될 수 있다(경질은 더 빨리 대량으로 증발하는 경향이 있으므로).
다양한 실시 예에서, 발포 및 부식 흡수성 화학물질 사용이 탄화수소 오염 또는 흡수성 화학물질 분해 산물뿐만 아니라 작동 변수를 제어하여 설비 내에서 조절되어야 할 때, 흡수성 화학물질의 기화 손실(vaporization loss)은 대체 흡수성 화학물질을 공정에 첨가하는 주된 이유이다. 이 흡수성 화학물질을 "Solvent Make Up"이라고 한다. Natural Gas Industry의 Solvent Make Up은 공정에서 처리되는 가스의 MMSCF(Million Standard Cubic Feet)마다 흡수성 화학물질 1 ~ 3파운드 범위일 수 있다. 일반적인 Solvent Make Up은 구성해야 하는 용매의 경질 성분(lighter component)에 대해 최대 50% 이상이 될 수 있다(경질은 더 빨리 대량으로 증발하는 경향이 있으므로).
액체 유동을 제어하기 위해 밸브를 사용하는 방법 및 장치
방법 및 장치(10)는 구성 요소의 동작을 제어한다: 흡수기(500), 열교환기(600), 열교환기(700), 재생기(800), 열교환기(900), 녹아웃 드럼(1000), 열교환기(1100), 녹아웃 드럼(1500), 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500).
상기 방법 및 장치(10)는 밸브(1029, 2029 및 2100)를 사용하여 특정 밸브에 유체 연결되는 플로우 라인 사이에서 상대 유속을 포함하는 유속을 제어한다.
재생기(800)에 대한 작동 조건에 기초하여, 상기 방법 및 장치(10)는 라인(840)에서 필요한 액체 플로우의 양을 결정한다.
흡수성 화학적 회수 유닛(2500)에 대한 작동 조건에 기초하여, 상기 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)을 위해 라인(2530)에 요구되는 액체 유동량을 결정한다. 바람직하게는, 방법 및 장치(10)는 라인(2510)의 가스 유동량에 대한 라인(2530)의 액체 유동량을 제어한다. 여기서 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)은 0.5-2 GPM/MMSCF(물/가스) 범위의 L/V 비율로 작동될 것이다. 여기서 GPM은 분당 갤런(gallons per minute)을 의미하고, MMSCF는 가스의 백만 표준 큐빅 피트(Million Standard Cubic Feet)를 의미한다.
상기 방법 및 장치(10)는 0.5-2 GPM/MMSCF(물/가스)의 L/V 비의 범위로 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)을 작동시키도록 밸브(2100, 2029 및/또는 2029)를 제어한다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)에 대한 작동 조건에 기초하여, 상기 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)을 위해 라인(2020)에 요구되는 액체 유동량을 결정한다. 우선적으로, 방법 및 장치(10)는 라인(3510)의 가스 유동량에 대한 라인(2020)의 액체 유동량을 제어한다. 상기 방법 및 장치(10)는 0.1-1.5 GPM/MMSCF(물/가스)의 L/V 비의 범위로 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)을 작동시키도록 밸브(2100, 2029 및/또는 2029)를 제어한다.
방법 및 장치(10)가 재생기(800)를 작동시키기 위해 라인(840)의 필요한 유체 플로우와 비교하여 라인(1020)에 과도한 유체 플로우가 있다고 결정한 경우, 상기 방법 및 장치는 상기 초과 플로우의 일부를 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 보낼 수 있다.
상기 방법 및 장치(10)가 라인(1020)의 상기 초과 유동률(flow rate)이 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 라인(2530) 및 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 라인(2020)의 누적 소요 유동률보다 크다고 결정하면, 상기 방법 및 장치는 밸브(1029, 2029 및 2100)를 제어하여 라인(1020)에서 상기 초과 유동률의 일부를 전환시킬 수 있고, 또한 상기 전환된 부분을 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)에 대한 라인(2530) 및 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)에 대한 라인(2020)으로 상대적으로 분할할 수도 있다. 예를 들어, 방법 및 장치(10)는 밸브(1029)를 제어하여 라인(1020)으로부터 라인(840)으로 30-50 % 플로우를 유도하여 물 회로에서 흡수성 화학물질 농도를 1중량% 이하로 제어할 수 있다. 바람직한 실시 예에서 　심지어 라인(840)에 진입하는 유량이 방법 및 장치에 의해 결정되는 라인(840)의 요구된 유량보다 큰 경우라도 초과 유동량의 일부만이 라인(1020)으로부터 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 전환된다.
상기 방법 및 장치(10)가 라인(1020)의 상기 초과 유동률이 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 라인(2530) 및 흡수 화학물질 회수 유닛(3500)의 라인(2020)의 누적 소요 유동률보다 작다고 결정하면, 상기 방법 및 장치(10)는 밸브(1029, 2029 및 2100)를 제어하여 라인(1020)의 상기 초과 유동량의 일부를 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 전환시킬 수 있다.
상기 방법 및 장치(10)가 라인(1020)의 상기 초과 유동률이 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 라인(2530) 및 흡수 화학물질 회수 유닛(3500)의 라인(2020)에서의 필요 유동률보다 작다고 결정하면, 상기 방법 및 장치(10)는 밸브(1029, 2029 및 2100)를 제어하여 라인(1020)의 상기 초과 유동률의 일부를 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 전환시킬 수 있다.
바람직하게는, 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 라인(2530) 내로 요구되는 유량을 만족시키도록 밸브(1029 및 2029)를 제어함으로써 이 경우 과량의 유동률을 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)으로 전환시킬 것이다. 이 경우에도 방법 및 장치(10)는 밸브(2100)를 제어하여 외부 물 공급(2000)을 이용하여 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)에 대한 라인(2020)의 임의의 요구되는 유속을 만족시킨다.
다른 실시 예에서, 상기 방법 및 장치(10)가 라인(1020)의 상기 초과 유동률이 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)의 라인(2530) 및 흡수 화학물질 회수 유닛(3500)의 라인(2020)에서의 필요 유동률보다 작다고 결정하면, 상기 방법 및 장치(10)는 밸브(1029, 2029 및 2100)를 제어하여 라인(1020)의 상기 초과 유동률의 일부를 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 전환시킬 수 있다. 이 대안적인 실시 예에서, 방법 및 장치(10)는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 라인(2020) 내로 필요한 유량을 충족시키도록 밸브(1029, 2029 및 2100)를 제어함으로써 과량의 유동률을 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로 전환시킬 것이다. 이 대안의 경우에도, 방법 및 장치(10)는 밸브(2100 및 2029)를 제어하여 외부 물 공급(2000)을 이용하여 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500)에 대한 라인(2530)의 임의의 요구되는 유속을 만족시킨다.
방법 및 장치(10)가 재생기(800)를 작동시키기 위해 라인(840)에서 요구되는 유체 플로우와 비교하여 라인(1020)에 과도한 유체 플로우가 없다고 결정하는 경우, 방법 및 장치(10)는 밸브(2100 및 2029)를 제어하여 외부 물공급(2000)을 이용하여 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 라인(2020)에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)으로의 라인(2530) 내의 임의의 요구되는 유량을 만족시킨다.
현재 사용 가능한 장치
물 세척 장치가 현재 존재하고 물질 전달 장치(550 및 850)를 사용하여 내부(860)의 흡수기(500) 및/또는 내부(860)의 재생기(800)의 내부에 존재할 때, 많은 경우에 이들 물질 전달 장치(550 및 850)는 라인(3510)으로부터의 "스위트 가스" 내의 흡수성 화학물질 및 라인(2510)으로부터의 산성 가스의 상당 부분, 특히 흡수성 화학 제제의 경질 성분을 흡수하는데 실패한다.
흡수기(500) 및/또는 재생기(800)의 외부에 배치된 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 사용과 함께, 흡수성 화학물질 혼합물의 실질적으로 모든 흡수성 화학물질 성분의 라인(2510 및 3510)으로부터의 회수는 99.9%까지 가능하다. 또한 경질 성분 회수율은 작동 변수에 따라 90% ~ 99.9% 범위이다.
흡수기(500)(내부(560)) 및 재생기(800)(내부(860))에 대한 내부의 컬럼 내의 2개의 상이한 서비스를 위하여, 두 가지 유형의 물질 전달 장치를 설치하는 것은 내부 설치가 보다 복잡한 설계를 만들고 건설 비용을 추가하기 때문에 바람직하지 않다-흡수기(500) 분리 패널에서 2개의 액체 연속 단계(phase)를 혼합하는 것을 피하도록 요구한다.
(라인(2510 및 1110) 사이의) 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 (라인(3510 및 3520) 사이의) 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)은 흡수성 화학물질을 다음의 작동 한계 내에서 이들 유닛 내로 각각 수집할 수 있다:
ARU-3500 ARU-2500
(1)L/V 비(MMSCFD의 GPM 액체 플로우/가스 플로우 표현) 0.1-1.5 0.5-2
(2) 작동 압력 2-1200 5-30
(3) 온도(℉) 50-150 200-240
(4) 상기 장치를 지나 압력 강하 1-5 1-5
(5) 물질 전달 이론의 단계 0.5-1.5 0.5-1.5
(6) 장치의 물질 전달 장치(선호) Work co-current Work co-current
조건 (1) 내지 (5)에서, 흡수제(500)(내부(560) 및/또는 재생기(800)(내부(860))의 내부에 설치하기 위한 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500 및 3500)이다;
이는 다음과 같은 불리한 조건을 초래할 것이다 :
(1) 스프레이 형태 작업** 트레이 사용시 또는
(2) 액체 채널 및/또는 불량한 습윤성
패킹이 사용되는 경우 매우 낮은 L/V 비율로 인해,
및 두 경우 모두 부적절한 물질 전달 응용 및 더 낮은 흡수성 화학물질 회수를 초래한다.
**증류 산업에서 스프레이 형태 작업은 50 gallons per minute of Liquid / Linear Ft of weir of the tray 이하의 값으로 정의된다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(2500 및 3500)에 의한 효율은 다음의 식에 의해 설명될 수 있다:
Figure 112019012381559-pct00001
여기서:
E = 효율
X o = 입구에서 가스로부터 액상으로 회수되는 성분의 농도
X 1 = 출구에서 가스로부터 액상으로 회수되는 성분의 농도
X 1* = 출구 평형 상태에서 가스로부터 액상으로 회수되는 성분의 농도.
흡수성 화학물질은 고온에서도 물에 100% 가용성이며, 환류 드럼(1000, 1500) 내의 흡수성 화학물질 농도는 최대 1-2 %w로 제어되기 때문에, 적절한 물질 전달 장치(2550 및 3550)가 상기 장치에 제공되면 이러한 유닛(2500 및 3500)의 효율은 주어진 시간에 99.9를 초과할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 효율은 약 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 99.1, 99.2, 99.3, 99.4, 99.5, 99.6, 99.7, 99.8, 및/또는 99.9이다. 다양한 실시 예에서, 상기 효율은 상기 언급 된 효율 백분율 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
물질 전달은 물질 전달 유형과 두 상(phase) 사이의 표면적에 따라 다르다. 이를 통해 가장 높은 질량 및 열 전달률을 얻을 수 있다.
액적(Droplet)은 와류 전단(turbulent shear)의 적용에 의해 생성되며, 동시에 액적은 인접한 액적뿐만 아니라 혼합 요소의 플레이트 표면과의 충돌에 의해 합쳐진다. 혼합 요소 플레이트에는 필름 흐름이 있다. 안개와 필름의 결합인 큰 계면 지역이 만들어지고 지속적으로 갱신(renewed)된다. 액적 크기 분포는 매우 좁을 수 있다. 최종 결과는 물질(mass) 및 열 전달이다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 내의 정적 혼합 구역은 평방 인치당 5 내지 30파운드이다. 다양한 실시 예에서 작동 압력은 적어도 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 및 30파운드/평방 인치이다. 다양한 실시 예에서 상기 작동 압력은 상기 언급된 작동 압력 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 내의 정적 혼합 구역은 평방 인치당 2 내지 1,200 파운드이다. 다양한 실시 예에서 작동 압력은 적어도 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600,700, 800, 900, 1,000, 1,100, 및 1,200 파운드/평방 인치이다. 다양한 실시 예에서 상기 작동 압력은 상기 언급된 작동 압력 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 정적 혼합 구역을 가로지르는 압력 강하(pressure drop)는 1-5 파운드/평방 인치이다. 다양한 실시 예에서 상기 압력 강하는 적어도 1, 2, 3, 4 및 5파운드/평방 인치이다. 다양한 실시 예에서 상기 작동 압력은 상기 언급된 작동 압력 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 내의 정적 혼합 구역의 온도는 200℉ 내지 240℉이다. 다양한 실시 예에서 온도는 적어도 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 및 240℉이다. 다양한 실시 예에서 상기 온도는 상기 언급된 온도 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 내의 정적 혼합 구역의 온도는 50℉ 내지 150℉이다. 다양한 실시 예에서 온도는 적어도 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 및 150℉이다. 다양한 실시 예에서 상기 온도는 상기 언급된 온도 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 내의 정적 혼합 구역의 L/V 비는 0.5 내지 2이다. 다양한 실시 예에서 L/V 비는 적어도 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.25, 1.3, 1.33, 1.4, 1.5, 1.6, 1.67, 1.7, 1.75, 1.8, 1.9, 및 2이다. 다양한 실시 예들에서 L/V 비는 상기 언급된 L/V 비 중 임의의 2가지 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500) 내의 정적 혼합 구역의 L/V 비는 0.1 내지 1.5이다. 다양한 실시 예에서 L/V 비는 적어도 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.25, 1.3, 1.33, 1.4, 및 1.5이다. 다양한 실시 예들에서 L/V 비는 상기 언급된 L/V 비 중 임의의 2가지 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
다양한 실시 예에서 흡수성 화학물질 회수 유닛(2500) 및/또는 흡수성 화학물질 회수 유닛(3500)의 정적 혼합 구역을 통과하는 물질 전달의 단계(the stages of mass transfer)는 0.5와 1.5 사이이다. 다양한 실시 예에서 상기 물질 전달 단계는 적어도 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.25, 1.3, 1.33, 1.4, 및 1.5이다. 다양한 실시 예에서 물질 전달의 단계는 위에서 언급된 물질 전달 단계 중 임의의 2개 사이의 범위 내에 속할 수 있다.
10 방법 및 장치(method and apparatus)
500 흡수기(absorber)
510 흡수기의 바닥(bottom of absorber)
520 역류 아민 수용액(counter flow amine water solution)
530 가스 처리된 가스, 아민 및 물(gas containing the treated gas, amine and water)
540 사워 가스(sour gas)
550 물질 전달 장치 사용(using mass transfer device)
560 내부(interior)
600 열교환기(heat exchanger)
610 라인(line)
620 라인(line)
630 라인(line)
640 펌프(pump)
650 펌프(pump)
700 열교환기(heat exchanger)
710 라인(line)
800 재생/스트리퍼 섹션(regeneration/stripper section)
810 재생기의 하부 출구(lower exit of regenerator)
820 사워가스, 아민, 및 물의 상부 입구(upper entrance for sour gas, amine, and water)
830 상부 출구(upper exit)
840 상부 리턴 입구(upper return inlet)
855 출구(exit)
860 재생기의 내부(interior of regenerator)
850 물질 전달(mass transfer)
860 입구(entrance)
865 화살표(arrow)
867 화살표(arrow)
900 리보일러/열교환기(reboiler/heat exchanger)
910 라인(line)
920 라인(line)
1000 환류 드럼(reflux drum)
1020 라인(line)
1029 밸브(valve)
1050 라인(line)
1100 열교환기/응축기 유닛(heat exchanger/condenser unit)
1110 라인(line)
1120 라인(line)
1500 녹아웃 드럼(knock out drum)
1510 라인(line)
1520 라인(line)
2000 외부 물 공급(external water supply)
2010 라인(line)
2020 라인(line)
2029 밸브(valve)
2100 밸브(valve)
2500 흡수성 화학물질 회수 유닛(absorbent chemical recovery unit)
2502 제1단부(first end)
2504 제2단부(second end)
2505 종방향 축(longitudinal axis)
2510 라인(line)
2520 출구(exit)
2530 라인(line)
2550 물질전달(mass transfer)
2551 제1섹션(first section)
2552 제2섹션(second section)
2553 제3섹션(third section)
2554 제4섹션(fourth section)
2555 제5섹션(fifth section)
2600 분사 노즐(spray nozzle)
2602 노즐의 입구(inlet for nozzle)
2606 스프레이(spray)
2700 관형 하우징(tubular housing)
2750 내부(interior)
3500 흡수성 화학물질 회수 유닛(absorbent chemical recovery unit)
3502 제1단부(first end)
3504 제2단부(second end)
3505 종방향 축(longitudinal axis)
3510 라인(line)
3520 처리된 "스위트 가스" 2상 플로우(처리된 가스, 물 및 소량의 흡수성 화학물질)
3530 입구(inlet)
3550 물질전달(mass transfer)
3551 제1섹션(first section)
3552 제2섹션(second section)
3553 제3섹션(third section)
3554 제4섹션(fourth section)
3555 제5섹션(fifth section)
3600 분사 노즐(spray nozzle)
3602 노즐의 입구(inlet for nozzle)
3606 스프레이(spray)
3700 관형 하우징(tubular housing)
3750 내부(interior)

Claims (31)

  1. (a) 흡수 구역(absorption zone) 내로 탄화수소, 탄화수소 혼합물, 합성 가스 및 질소와 수소의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 공정 가스, 및 이산화탄소, 황화수소, 다른 황 함유 가스, 및 산성 가스의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 산성 가스의 1 내지 99 부피%를 포함하는 공정 가스와 산성 가스의 혼합물을 도입하는 단계로서,
    상기 부피%(percent by volume)는 상기 흡수 구역 내로 도입된 공정 가스와 산성 가스의 혼합물의 총 부피를 기준으로 한 것이며;
    (b) 단계 (a)에서 언급된 공정 가스와 산성 가스의 혼합물을 상기 흡수 구역에서 흡수성 화학물질과 물과 대향류(counter-currently) 방식으로 접촉시키는 단계로서,
    상기 흡수성 화학물질 및 물은 접촉 전 용액 상태이며;
    (c) 흡수 구역으로부터 상기 공정 가스 오버 헤드(overhead)를 제거하는 단계;
    (d) 흡수 구역의 바닥으로부터 흡수된 산성 가스로 흡수성 화학물질 및 물 용액을 제거하는 단계;
    (e) 단계 (d)로부터의 상기 용액을 재생 구역으로 도입하는 단계;
    (f) 단계 (e)에서 언급된 용액으로부터 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물의 혼합물을 분리하고, 분리된 흡수성 화학물질 및 물 부분은 증기의 형태이고, 상기 재생 구역으로부터 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물 오버 헤드의 분리된 혼합물을 제거하는 단계;
    (g) 단계 (f)에서 언급된 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물의 분리된 혼합물을 정적 혼합 구역에 위치하는 정적 혼합 장치로 도입하는 단계로, 보충 세척수가 상기 정적 혼합 장치로 첨가되고 단계 (f)에서 언급된 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물의 분리된 혼합물에 밀접하게 혼합되고, 상기 정적 혼합 장치에서 상기 보충 세척수 및 단계 (f)에서 언급된 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물의 분리된 혼합물은 병류(cocurrent flow)이고, 따라서 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물 용액의 물로 세척된 분리된 혼합물을 생성시키는 단계;
    (h) 단계 (g)의 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물 용액의 물로 세척된 분리된 혼합물을 냉각 구역으로 보내는(passing) 단계로서, 상기 물로 세척된 분리된 혼합물의 온도는 20°내지 210℃만큼 감소되고;
    (i) 단계 (f)에서 언급된 용액의 잔부(balance)를 재생 구역의 바닥에서 제거하는 단계;
    (j) 단계 (i)로부터의 용액을 냉각 구역으로 보내는(passing) 단계로서, 상기 용액의 온도가 2℃ 내지 120℃만큼 감소되며; 및
    (k) 단계 (j)의 용액을 흡수 구역으로 재순환시키는 단계를 포함하는, 산성 가스 제거를 위한 연속 공정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 (a)에서 공급 가스는 산성 가스 이외에 탄화수소 또는 탄화수소의 혼합물을 포함하는 공정가스를 포함하는 것인, 연속 공정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    단계 (a)에서, 상기 흡수성 화학물질은 MEA(모노에탄올아민), DEA(디에탄올아민), MDEA(메틸디에탄올아민), 및 피퍼라진(piperazine), 산(acid), 알칼리 염(alkaline salt) 또는 물리적 용매를 포함하는 다른 화학물질과 MDEA의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 알카놀아민(alkanolamine)인 것인, 연속 공정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    단계 (a)에서, 상기 공정 가스와 산성 가스의 혼합물은 수증기와 함께 포화되는 것인, 연속 공정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정적 혼합 구역은 종방향축과 함께 관형 케이싱 및 상기 종방향축과 소정 각도로 배치된 교차 망(web) 형태의 적어도 하나의 혼합 요소를 포함하는 정적 혼합 장치를 포함하고, 상기 망(web)은 적어도 두 그룹으로 배치되고, 임의의 한 그룹의 요소의 망은 서로 실질적으로 평행하게 연장되며, 한 그룹의 망(web)은 다른 그룹의 망(web)과 교차되는 것인, 연속 공정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정적 혼합 장치는 튜브 내에 연속적으로 배치된 적어도 2개의 혼합 요소를 포함하고, 인접한 요소들은 상기 튜브의 종방향축 상에서 서로로부터 회전 가능하게 오프셋되는 것인, 연속 공정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 종방향축에 대한 회전 오프셋은 90도인, 연속 공정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)의 공정 가스 용액은 흡수성 화학물질을 포함하고, 단계 (c)의 공정 기체 용액을 제2정적 혼합 구역으로 도입하는 단계를 더 포함하고,
    보충 세척수가 첨가되고 단계 (c)에서 언급된 상기 공정 가스와 함께 밀접하게 혼합되며, 공정 가스, 흡수성 화학물질 및 물 용액의 물로 세척된 혼합물을 생성하는 것인, 연속 공정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역은 종방향축과 함께 관형 케이싱 및 상기 종방향축과 소정 각도로 배치된 교차 망(web) 형태의 적어도 하나의 혼합 요소를 포함하는 정적 혼합 장치를 포함하고, 상기 망(web)은 적어도 두 그룹으로 배치되고, 임의의 한 그룹의 요소의 망은 서로 실질적으로 평행하게 연장되며, 한 그룹의 망(web)은 다른 그룹의 망(web)과 교차되는 것인, 연속 공정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 장치는 튜브 내에 연속적으로 배치된 적어도 2개의 혼합 요소를 포함하고, 인접한 요소들은 상기 튜브의 종방향축 상에서 서로로부터 회전 가능하게 오프셋되는 것인, 연속 공정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 종방향축에 대한 회전 오프셋은 90도인, 연속 공정 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 작동 압력은 5 내지 30파운드/평방인치인, 연속 공정 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 작동 압력은 2 내지 1,200 파운드/평방인치인, 연속 공정 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역을 가로지르는 압력 강하(pressure drop)는 1 내지 5 파운드/평방인치인, 연속 공정 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역을 가로지르는 압력 강하(pressure drop)는 1 내지 5파운드/평방인치인, 연속 공정 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 온도는 200℉ 내지 240℉인, 연속 공정 방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 온도는 50℉ 내지 150℉인, 연속 공정 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 L/V 비는 0.5와 2 사이인, 연속 공정 방법.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 L/V 비는 0.1과 1.5 사이인, 연속 공정 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 물질 전달 단계(the stages of mass transfer)는 0.5와 1.5 사이인, 연속 공정 방법.
  21. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 물질 전달 단계(the stages of mass transfer)는 0.5와 1.5 사이인, 연속 공정 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 효율은 적어도 80%인, 연속 공정 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 효율은 적어도 95%인, 연속 공정 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    단계 (g)에서 상기 정적 혼합 구역의 효율은 적어도 99%인, 연속 공정 방법.
  25. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 효율은 적어도 95%인, 연속 공정 방법.
  26. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 효율은 적어도 90%인, 연속 공정 방법.
  27. 제8항에 있어서,
    상기 제2정적 혼합 구역의 효율은 적어도 99%인, 연속 공정 방법.
  28. 삭제
  29. 제8항에 있어서,
    상기 공정 가스 용액 및 상기 보충 세척수는 병류(cocurrent flow)를 포함하는 것인, 연속 공정 방법.
  30. (a) 흡수 구역(absorption zone) 내로 탄화수소, 탄화수소 혼합물, 합성 가스 및 질소와 수소의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 공정 가스, 및 이산화탄소, 황화수소, 다른 황 함유 가스, 및 산성 가스의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 산성 가스의 1 내지 99 부피%를 포함하는 공정 가스와 산성 가스의 혼합물을 도입하는 단계로서,
    상기 부피%(percent by volume)는 상기 흡수 구역 내로 도입된 공정 가스와 산성 가스의 혼합물의 총 부피를 기준으로 한 것이며;
    (b) 단계 (a)에서 언급된 공정 가스와 산성 가스의 혼합물을 상기 흡수 구역에서 흡수성 화학물질과 물과 대향류(counter-currently) 방식으로 접촉시키는 단계로서,
    상기 흡수성 화학물질 및 물은 접촉 전 용액 상태이며;
    (c) 흡수 구역으로부터 상기 공정 가스 오버 헤드(overhead)를 제거하는 단계로, 공정 가스 함유물은 일정량의 흡수성 화학물질과 혼합되고;
    (d) 흡수 구역의 바닥으로부터 흡수된 산성 가스로 흡수성 화학물질 및 물 용액을 제거하는 단계;
    (e) 단계 (d)로부터의 상기 용액을 재생 구역으로 도입하는 단계;
    (f) 단계 (e)에서 언급된 용액으로부터 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물의 혼합물을 분리하고, 분리된 흡수성 화학물질 및 물 부분은 증기의 형태이고, 상기 재생 구역으로부터 산성 가스, 흡수성 화학물질 및 물 오버 헤드의 분리된 혼합물을 제거하는 단계;
    (g) 단계 (c)에서 언급된 상기 공정 가스 및 흡수성 화학물질을 정적 혼합 구역에 위치하는 정적 혼합 장치로 도입하는 단계로, 보충 세척수가 상기 정적 혼합 장치로 첨가되고, 상기 공정 가스 및 흡수성 화학물질 혼합물에 밀접하게 혼합되고, 상기 공정 가스 및 흡수성 화학 물질 혼합물은 병류(cocurrent flow)이고, 따라서 물로 세척된 공정 가스 및 흡수성 화학물질 및 물 용액을 생성시키는 단계;
    (h) 단계 (g)에서 언급된 물로 세척된 공정 가스 및 흡수성 화학물질 및 물 용액으로부터 공정가스를 분리하는 단계를 포함하는, 산성 가스 제거를 위한 연속 공정.
  31. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2018016309A (es) * 2016-07-05 2019-06-20 Ineos Americas Llc Metodo y aparato para recuperar agentes absorbentes en el tratamiento de gas acido.
US11167236B2 (en) 2017-01-18 2021-11-09 Ion Clean Energy, Inc. Carbon dioxide capture system and method with mass transfer contactor
CN112996587A (zh) * 2018-04-24 2021-06-18 马来西亚国家石油公司 用于溶剂再生的系统和方法
US10773206B2 (en) * 2018-10-10 2020-09-15 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. CO2 recovery device and CO2 recovery method
US11229875B1 (en) 2020-09-25 2022-01-25 Ineos Americas, Llc Scrubbing fluid and methods for using same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012070523A1 (ja) * 2010-11-22 2012-05-31 バブコック日立株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素除去装置
WO2014065477A1 (ko) 2012-10-26 2014-05-01 재단법인 포항산업과학연구원 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발이 억제된 이산화탄소 포집장치

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR685992A (fr) 1930-10-07 1930-07-21 Girdler Corp Perfectionnements à la séparation des gaz entre eux
US3594985A (en) 1969-06-11 1971-07-27 Allied Chem Acid gas removal from gas mixtures
FR2285341A1 (fr) 1974-09-18 1976-04-16 Radiotechnique Compelec Procede de synthese de phosphure de gallium
NL7514993A (nl) * 1974-12-24 1976-06-28 Hecke Francis Van Werkwijze voor het regenereren van waterige wasoplossingen, gebruikt voor het verwijderen van zure gassen uit gasmengsels.
AU506199B2 (en) 1975-06-26 1979-12-20 Exxon Research And Engineering Company Absorbtion of co2 from gaseous feeds
US4079117A (en) * 1975-08-11 1978-03-14 Union Carbide Corporation Process for acid gas removal
US4093701A (en) 1975-10-30 1978-06-06 Union Carbide Corporation Process for acid gas removal
DE2551717C3 (de) * 1975-11-18 1980-11-13 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen und ggf. COS aus Gasen
US4080424A (en) 1976-02-11 1978-03-21 Institute Of Gas Technology Process for acid gas removal from gaseous mixtures
US4124685A (en) 1976-06-08 1978-11-07 Tarhan Mehmet O Method for substantially complete removal of hydrogen sulfide from sulfur bearing industrial gases
US4184855A (en) 1977-12-29 1980-01-22 Union Carbide Corporation Process for CO2 removal
US4198387A (en) 1978-02-14 1980-04-15 Bethlehem Steel Corporation Maintaining the selective removal of H2 S from a variably flowing gas stream containing H2 S and CO2
US4240923A (en) 1978-05-30 1980-12-23 Exxon Research & Engineering Co. Process and amine-solvent absorbent for removing acidic gases from gaseous mixtures
US4483834A (en) 1983-02-03 1984-11-20 Uop Inc. Gas treating process for selective H2 S removal
US4499059A (en) 1983-11-16 1985-02-12 Mobil Oil Corporation In-line injection of alkaline absorbant to remove H2 S
US5137702A (en) * 1988-12-22 1992-08-11 Mobil Oil Corporation Regeneration of used alkanolamine solutions
ES2068558T3 (es) 1990-08-23 1995-04-16 Sulzer Chemtech Ag Dispositivo mezclador laminar estatico, elemento alimentador-mezclador, asi como utilizacion del dispositivo mezclador y del elemento alimentador-mezclador.
DE59101271D1 (de) 1990-09-19 1994-05-05 Sulzer Chemtech Ag Winterthur Statischer Mischer mit rohrartigem Gehäuse.
US5189221A (en) 1990-11-19 1993-02-23 Texaco Chemical Company Amine separation process
DE59505843D1 (de) 1995-02-02 1999-06-10 Sulzer Chemtech Ag Statische Mischvorrichtung für hochviskose Medien
EP0760253B1 (de) 1995-08-30 1999-05-06 Sulzer Chemtech AG Statischer Mischer für zähe Fluide
EP0766996B1 (de) 1995-10-05 2000-03-08 Sulzer Chemtech AG Mischeinrichtung zum Mischen eines niedrigviskosen Fluids in ein hochviskoses Fluid
ATE195889T1 (de) 1996-07-05 2000-09-15 Sulzer Chemtech Ag Statischer mischer
US5993608A (en) 1997-04-25 1999-11-30 Canadian Chemical Reclaiming Ltd. Process for recovering processing liquids
US5928620A (en) 1997-09-10 1999-07-27 The Regents Of The University Of California Process employing single-stage reactor for recovering sulfur from H2 S-
US6291436B1 (en) 1999-07-16 2001-09-18 International Fiber Corporation Direct action anti-mycotic
ATE308375T1 (de) 2000-02-17 2005-11-15 Sulzer Chemtech Ag Statischer mischer
EP1206962A1 (de) 2000-11-17 2002-05-22 Sulzer Chemtech AG Statischer Mischer
ES2291609T3 (es) 2002-12-06 2008-03-01 Sulzer Mixpac Ag Mezcladora estatica y metodo.
DK1601445T3 (da) 2003-03-10 2010-08-02 Univ Texas Regenerering af en vandig opløsning fra en syregasabsorptionsfremgangsmåde ved multitrins-flashing og stripping
US8058493B2 (en) 2003-05-21 2011-11-15 Baker Hughes Incorporated Removing amines from hydrocarbon streams
US7102049B2 (en) 2003-06-25 2006-09-05 Exxonmobil Chemical Patens Inc. Process for operating a quench device in an oxygenate-to-olefin production unit
DE102004029147B4 (de) * 2004-06-17 2008-01-03 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan mittels Direktchlorierung
WO2007146610A2 (en) 2006-06-09 2007-12-21 Newpoint Gas Services, Inc. Optimization of reflux accumulator start-up in amine regeneration system
EP2035115A2 (en) 2006-06-09 2009-03-18 NewPoint Gas Services, Inc. Optimization of amine regeneration system start-up using flash tank pressurization
US7645433B2 (en) 2006-06-09 2010-01-12 Newpoint Gas Services, Inc. Optimization of reflux accumulator start-up in amine regeneration system
TWI426952B (zh) 2006-06-27 2014-02-21 Sulzer Chemtech Ag 具有在通路流動方向上產生流動漩渦之葉片對的靜態混合器
SG161141A1 (en) 2008-10-17 2010-05-27 Sulzer Mixpac Ag Static mixer
RU2381823C1 (ru) * 2008-11-20 2010-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" Способ очистки газа от кислых компонентов и установка для его осуществления
US8816078B2 (en) 2010-01-12 2014-08-26 Board Of Regents, The University Of Texas System Acidic gas removal by aqueous amine solvents
DE102010039700A1 (de) * 2010-08-24 2012-03-01 Bayer Technology Services Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Gasdispergierung
US9133407B2 (en) * 2011-02-25 2015-09-15 Alstom Technology Ltd Systems and processes for removing volatile degradation products produced in gas purification
JP5703106B2 (ja) * 2011-04-18 2015-04-15 株式会社東芝 アミン回収システム及び二酸化炭素回収システム
US8974756B2 (en) * 2012-07-25 2015-03-10 ADA-ES, Inc. Process to enhance mixing of dry sorbents and flue gas for air pollution control
US9138677B2 (en) * 2013-07-25 2015-09-22 Alstom Technology Ltd Ammonia stripper for a carbon capture system for reduction of energy consumption
JP6392099B2 (ja) * 2014-12-01 2018-09-19 株式会社東芝 二酸化炭素回収システム
JP2016215174A (ja) * 2015-05-26 2016-12-22 株式会社東芝 二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法
MX2018016309A (es) * 2016-07-05 2019-06-20 Ineos Americas Llc Metodo y aparato para recuperar agentes absorbentes en el tratamiento de gas acido.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012070523A1 (ja) * 2010-11-22 2012-05-31 バブコック日立株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素除去装置
WO2014065477A1 (ko) 2012-10-26 2014-05-01 재단법인 포항산업과학연구원 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발이 억제된 이산화탄소 포집장치

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