[发明专利]用于从天然气移除酸性气体的方法和吸收器

说明书

技术领域

本发明涉及借助吸收剂介质或溶剂从天然气移除酸性气体的方法和装置。

背景技术

通常称为“气体脱硫”的从天然气移除诸如二氧化碳（CO₂）和/或硫化氢（H₂S）的酸性气体是公知的技术。为此目的存在可用的数种商业技术，例如吸收剂介质或溶剂（即，胺、乙二醇）、物理溶剂、膜、冷处理等。这种吸收剂介质在从天然气吸收酸性气体之前还可被称为稀吸收剂，并且在从天然气吸收酸性气体之后被称为浓吸收剂。

诸如胺的化学溶剂被广泛使用，并且已经获得范围广泛的操作经验。可应用吸收剂的示例包括基于胺的吸收剂，例如伯胺、仲胺和叔胺；一个公知类型的可应用胺是乙醇胺（MEA）。液体稀释剂选自这样的稀释剂，其具有合适的沸点、朝向在合适温度和压力间隔下的吸收剂是稳定且惰性的。可应用稀释剂的示例是水。用于与诸如水的稀释剂一起使用的合适胺的示例是下述的水溶液：乙醇胺（MEA）、甲氨基丙胺（MAPA）、哌嗪、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、二乙基乙醇胺（DEEA）、二异丙基胺（DIPA）、二甘醇胺（AEE）、3-二甲基氨基丙醇（DIMAP）和甲基二乙醇胺（MDEA）、甲基二异丙醇胺（MDIPA）（methyldiisopropanolamine）、2-氨基-1-丁醇（2-AB）或其混合物。该移除处理包括包含溶剂的封闭循环。在基于胺的吸收处理中，CO₂/H₂S与吸收器单元中的胺反应，并且强烈地受限于溶剂。胺与酸性气体之间的反应是强烈放热的。该溶剂可被再生，通常通过结合由压力降低引起的闪蒸再生以及由在汽提塔中供应热量导致的热再生，在这里CO₂/H₂S从该溶剂被释放。再生溶剂传送经过合适压缩机和热交换器单元用于加压和温度调节，并且返回到吸收器单元。在图9中示意性地示出了使用吸收器塔的典型的常规胺设备。

在如图9所示的现有技术布置中，提供了酸性气体移除处理，其中包含不想要的硫化氢（H₂S）和二氧化碳（CO₂）的酸气流通过管线901被引入接触吸收器A中。当酸气向上流经吸收器A时，酸气接触通过管线902被引入所述吸收器的正常稀胺的向下流动的混合物。该处理气体在其接触来自管线902的稀胺之后离开该吸收器时已移除大部分酸性气体。具有显著减少含量的硫化氢和二氧化碳的生成气体（脱硫气体）借助管线903从该吸收器的顶部被撤回。

包含被吸收硫化氢和二氧化碳的作为铵盐的浓胺溶液流通过管线904从吸收器被移除。该溶液的压力被降低，并且该溶液然后流动到浓胺闪蒸罐C。闪蒸气体通过管线905离开，并且浓胺溶液通过管线906离开。浓胺流经过稀/浓热交换器D以从热稀胺回收显热，并且然后通过管线907被引入胺再生器汽提塔B。通过在汽提塔再沸器或热交换器E中使用合适热介质908再沸胺溶液来产生内部汽提蒸汽。稀胺温度能从大约100℃变化至140℃，这取决于胺类型、胺浓度和其压力。从被再沸胺产生的蒸汽通过管线911被引入汽提塔B的底部附近，并且向上传送通过胺溶液，从而提供热量以分解硫化氢和二氧化碳铵盐和汽提蒸汽，以从胺溶液脱硫该酸性气体并且使得该酸性气体离开汽提塔。蒸汽、硫化氢和二氧化碳的混合物通过管线910而从汽提器顶部离开。

热稀胺流909离开汽提器B的底部、经过稀/浓热交换器D并且通过冷却器F，在该冷却器中，稀胺溶液被冷却至大约35℃至55℃的温度。管线912中的被冷却稀胺流继续经过管线902至吸收器A的顶部。

例如在Sleipner T设施处使用的当前处理设备是很大的。在这种情况下，吸收器塔的内径大约是4 m，并且总高度是将近18m。因此该吸收器塔的占地面积和重量是相当大的。取决于所应用的胺以及待被移除的酸性气体的量，溶剂的循环率也将是显著的。这需要显著量的功率以用于泵送、加热和冷却循环胺溶液。胺溶液也已知是腐蚀性的，尤其在该处理的浓CO₂部分中。取决于操作条件以及该溶液中积聚的杂质，该胺容易降解并受污染。使用胺的设备还可能经历各种类型的失效，这些失效例如由起泡或气体和液体之间不充分接触引起。气体和液体的起泡也是常规吸收器中的已知问题，所述起泡例如由在不充分的预过滤之后悬浮在气体中的烃或固体冷凝而引起。将来自吸收器的脱硫气体中的胺滴携带到下游设备是起泡的另一原因。吸收器塔的又一问题涉及保持天然气与液体胺之间的良好接触的重要性以及提供良好的液体分布以便实现酸性气体的有效移除。