[发明专利]基于烃的硫溶剂体系和方法

说明书

本申请要求2006年8月31日提交的、本申请人的共同待审美国临时专 利申请60/824253的优先权。

发明领域

本发明的领域是从气体中除去硫，且特别是从气井和相关气体输送系统 的酸性气体中除去元素硫。

发明背景

酸性气体经常含有大量的溶解的元素硫，其趋于在运输期间在多个位置 中沉淀，包括井串、气体收集系统、和下游气体处理与气体加工设备中。为 了避免这样的问题，可以将烃油注入井串或收集系统中以使硫溶解于烃液体 相中且由此防止元素硫的沉淀。最常见地，使用芳族溶剂(例如烷基萘)作为 溶剂，因为它们通常比石蜡或脂环烃显示更高的硫溶解性。该体系的典型实 例描述于US 4,322,307。

加载硫的芳烃溶剂的再生通常通过使该富溶剂与包含胺(例如乙基胺) 的水溶液接触来实现。这种体系中，硫被转化为多硫化物并迁移到水相中， 由此使烃溶剂再生，随后将其再循环。随后通过蒸馏使含有胺和多硫化物/ 硫的水溶液再生，由此以塔顶产物提供胺水溶液和以塔顶产物提供不纯的、 熔融的元素硫。例如，US 5,242,672描述了典型的再生单元。虽然这种体系 通常在酸性气体中实现了期望的硫减少，当时仍存在许多困难。除了其它情 形之外，采用胺溶液的溶剂再生需要用于加热和泵送的大量能量。另外，且 取决于特定酸性气体，胺溶液的化学稳定性可能比期望的更差，且要求稳定 剂和/或胺的更换。另外，从这种再生中获得的多硫化物和/或硫可以至少在 一些情形下需要额外的处理以提供期望的终产物。

替换地，可以采用二烷基二硫化物作为硫溶剂，例如如US 3,531,160 中所述。这种体系中，借助于蒸馏和/或通过采用溶剂(例如酮类或烃类)的 沉淀除去溶解的硫以使溶剂再生。对于高温高压井来说，烷基硫化物或二烷 基二硫化物可能是胺活化的，如US 4,248,817或4,290,900中所述。溶剂 再生经常通过溶解的硫的沉淀来实现。这种体系提供了优于基于石蜡或脂环 烃的硫溶解体系的一些优点，但是，存在其它缺点。例如，溶剂再生经常不 是定量的且，活化时，溶解可能随时间流失而退化和丧失性能，特别是在相 对苛刻的深井气体生产条件下。由此，通常必须加入新的溶剂以保持期望的 性能。另外，至少一些这种体系中的再生仍需要大量能量。

由此，虽然许多硫溶剂体系的方法是本领域中公知的，但是全部或者几 乎全部存在一种或多种缺点。由此，仍存在对于提供改进体系和方法用于硫 溶剂体系的需求。

发明概述

本发明涉及从用于溶解和/或防止井和相关管路设备中硫沉积物的溶剂 中除去硫的构造和方法。依据本发明主题的构造和方法中，将富硫溶剂加氢 处理，由此使溶剂再生和制得随后可以在下游过程中进一步浓缩和/或在 Claus单元中转化为元素硫的H₂S。最优选地，该溶剂为烃溶剂且包括脂环烃、 链烷烃、和/或芳烃。

本发明主题的一方面中，气体生产装置包括与分离器流体连接的井，其 中配置该分离器以使井输出分离为气体部分和富溶剂部分。加氢器与分离器 流体连接，其被配置以处理富溶剂，由此容许生产H₂S和再生的溶剂，且配 置循环回路以容许再生的溶剂进料到井的顶端位置、井的底孔位置、和/或 传送井输出的管路或其它导管中的至少一个位置，由此容许形成富溶剂部 分。

最优选地，预期的装置进一步包括处理单元，其与加氢器流体连接且其 被配置以生产富氢的循环流和富H₂S的酸性气流(例如采用膜分离单元、基于 溶剂的吸附单元、和变压吸附单元的分离器)，其中至少一些方面中进一步 使Claus单元与加氢器流体连接或处理单元且其被配置以接收富H₂S的酸性 气流和生产元素硫。依据溶剂，也预期该装置包括脱氢器，其与加氢器流体 连接且其被配置以使至少一部分再生的溶剂脱氢。仍进一步，预期可以提供 支管，其容许使来自加氢器下游位置的一部分再生溶剂在加氢器上游位置进 料到井输出或者直接进料到加氢器，由此控制加氢器温度。

由此，且在本发明主题的另一方面中，也预期了从井输出中除去硫的方 法，其中将再生的溶剂进料到井的顶端位置、井的底孔位置、和传送气井输 出的管路中的至少一个位置，由此形成包含溶解的硫的混合井输出。将该混 合井输出分离为富溶剂部分和气体部分，并随后加氢处理气体部分以形成H₂S 产物和再生的溶剂。