[发明专利]使用垂直定向并流接触系统从气体物流中分离杂质

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年05月09日提交的题目为“使用垂直定向并流接触系统从气体物流中分离杂质”的U.S.在先专利申请61/821,614的权益，其全部内容通过参考文献并入本发明。

发明领域

本发明技术涉及使用垂直定向并流接触系统从气体物流中分离杂质。更特别的，本发明技术涉及由液体物流形成的液滴混合进入气体物流中以实现使用垂直定向并流接触系统从气体物流中除去杂质。

发明背景

本部分意在介绍现有技术的不同方面，其可以与本发明技术的示例性实施方案相关。这一讨论相信可以辅助提供方便更好的理解本发明技术特殊方面的框架。因此，应当理解的是本部分应当基于这一点进行阅读，并且没有必要将其作为现有技术的陈述。

由储层制备的烃时常携带有偶然产生的非烃气体。这些气体包括污染物，例如硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)和水。当H₂S或CO₂作为烃气体物流，例如甲烷或乙烷的一部分制备时，原料气体物流有时候指的是“酸气”。H₂S和CO₂通常一起指的是“酸性气体”。

除了烃产品物流，酸性气体可以与合成气体物流或精炼气体物流相关。酸性气体还可以存在于气体处理设备中所谓的闪蒸气体物流中。此外，酸性气体可以通过煤炭、天然气或其他烃类燃料的燃烧而产生。

天然气物流不仅可以包含H₂S或CO₂，而且可以包含其他“酸性”杂质。这些包括硫醇和其他痕量的硫化合物(SO_x)。除此之外，天然气物流可以包含水。这些杂质通常在工业或居家使用前除去。

已经设计了一些方法以便从原料天然气物流中除去污染物。在酸性气体的情形中，有时候会使用低温气体处理，特别除去CO₂以防止生产线凝固和孔堵塞。在其他实例中，特别是除去H₂S，用溶剂处理烃流体物流。溶剂可以包括化学溶剂例如胺。用于酸气处理的胺的实例包括单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。

物理溶剂有时候用于替代胺溶剂。其实例包括和Rectisol^TM。在一些实例中使用混合溶剂，其表示物理和化学溶剂的混合物。它的一个实例是除此之外，胺基酸性气体除去溶剂的使用也很普遍。

胺基溶剂依赖于与酸性气体的化学反应。反应过程有时候称为“气体脱硫”，这些化学反应通常比物理基溶剂更有效，特别是对于在物料气体压力低于大约300psia(2.07MPa)时。还存在其中使用特殊化学溶剂例如Flexsorb^TM的实例，特别用于从含CO₂的气体物流中选择性的除去H₂S。

作为气体脱硫处理的结果，产生处理过的或“脱硫”的气体物流。脱硫气体物流实质上贫含H₂S和/或CO₂组分。脱硫气体物流可以进一步进行处理用于液体回收，即，通过浓缩出重质烃气体。如果CO₂浓度例如低于大约50ppm，脱硫气体物流可以进入管线出售或者可以用于液化天然气(LNG)原料。此外，脱硫气体物流可以用作用于气体到液体处理的原料，并且之后最终用于制备蜡、丁烷、润滑剂、二醇或其他石油基产品。萃取的CO₂可以出售，或者可以组合如到地下储层中用于增强油品回收(EOR)操作。

当天然气物流包含水时，通常在除去酸性气体之前进行脱水处理。这通过在水分离器中使用二醇或其他干燥剂进行。进行天然气的脱水以控制水合气的产生并且防止分布管线的腐蚀。水合气的形成和分布管线的腐蚀可以导致流动体积的降低并且冻住控制阀门，堵塞孔洞和其他操作问题。

传统上，使用化学溶剂(或干燥剂)从原料天然气物流中除去酸性气体或水包括使原料天然气物流与化学溶剂进行逆流接触。将原料天然气物流引入接触塔的底部区段。同时，化学溶剂直接进入塔的顶部区段。该塔具有塔板、填料或其他“内部设施”。作为贯穿内部的化学溶剂喷流，它吸收了不期望的组分，携带它们作为一部分“富”溶剂的溶液穿过接触塔底部离开。同时，极大地贫含不期望组分的气态流体在塔的顶部离开。