[发明专利]一种适用于浮式天然气液化装置的天然气脱酸系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于浮式天然气液化装置的天然气脱酸系统，属于天然气液化领域的天然气净化技术领域。

背景技术

浮式天然气液化装置是近年来海洋工程界提出的集海上天然气预处理、液化、储存和装卸为一体的新型FPSO装置，将是未来解决远海气田开发的主要手段，具有开采投资成本低、开发风险小，便于迁移、安全性高等特点。目前，全世界还没有投产运行的浮式天然气液化装置。天然气深度脱酸是天然气液化装置中的核心工艺之一，在浮式天然气液化装置中将面临更大的技术挑战。

常规的陆上天然气脱酸工艺主要为化学吸收法，应用最广的是醇胺化学吸收法（简称醇胺法），醇胺法是以弱碱溶液为吸收溶剂，与天然气中的酸性气体反应形成化合物。当吸收了酸性气体的富液温度升高、压力降低时，解析出酸性气体。工艺流程通常采用一台吸收塔和一台再生塔的形式。这种工艺形式应用于浮式天然气液化装置主要存在以下三个方面的问题：

一、对于陆上液化装置，井口产出的高酸气的天然气，一般会经过海上FPSO、海上平台或陆上终端预处理，到达液化工厂的CO₂含量一般低于3%，在浮式天然气液化装置中，井口天然气直接上船，所以可能会面临处理高酸气浓度的原料气（大于10%）；

二、对于高酸气浓度的天然气，如果采用传统工艺，所需要的脱酸溶液再生热负荷会非常大，在浮式天然气液化装置中，最理想的模式是采用压缩机驱动用燃气透平的废热来进行脱酸溶液的加热再生，一方面是为了有效能量平衡，提高装置效率；另一方面是为了避免增加额外的加热装置，在船上的所有明火加热燃烧装置都是危险源。

三、如果采用传统工艺，塔器的高度过高。脱酸装置中最重要的设备是塔器，经过国际业界多年研究，大塔径、高尺寸的塔器是浮式天然气液化装置上对晃动工况影响最敏感的设备之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于浮式天然气液化装置的天然气脱酸系统，本发明能处理高酸气负荷天然气，且再生能耗低、塔器高度低。

本发明所提供的一种适用于浮式天然气液化装置的天然气脱酸系统，包括贫液吸收塔、半贫液吸收塔、贫液再生塔和半贫液再生塔；

所述贫液吸收塔的塔底的液相出口与所述半贫液吸收塔的塔顶的液相入口相连通，所述贫液吸收塔的塔底的气相入口与所述半贫液吸收塔的塔顶的气相出口相连通；

所述半贫液吸收塔的塔底的液相出口与闪蒸分离器相连通；所述闪蒸分离器的液相出口与所述半贫液再生塔相连通；

所述半贫液再生塔的塔底的液相出口分别通过管路Ⅰ和管路Ⅱ与所述半贫液吸收塔和所述贫液再生塔相连通，所述管路Ⅱ上设有换热器；

所述贫液再生塔的塔顶与所述半贫液再生塔的塔底相连通，所述贫液再生塔的塔底依次通过塔器再沸器和所述换热器与所述贫液吸收塔相连通。

上述的天然气脱酸系统中，所述贫液吸收塔的塔顶处可设有水洗段，以吸收原料天然气中可能携带的吸收液，以减少吸收液的损失，同时兼具吸收液的补水功能。

上述的天然气脱酸系统中，所述半贫液再生塔的塔顶与依次冷却器和分离器相连通，所述分离器的液相出口与所述半贫液再生塔相连通。

上述的天然气脱酸系统中，所述管路Ⅱ上设有增压泵，所述增压泵设置靠近所述半贫液再生塔端。

使用本发明的系统进行天然气脱酸时，原料气中CO₂的含量为7%-20%（V%）时，通过本发明中两段吸收塔后脱除深度可达到50ppm以下。可采用活化的MDEA（N-甲基二乙醇胺）水溶液作为吸收液，活化剂可为DEA（二乙醇胺）。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用半贫液吸收塔和贫液吸收塔组成的串联吸收塔大大增强了吸收能力，先通过半贫液吸收塔70%～80%的吸收液将原料天然气中的大部分CO₂吸收，然后利用贫液吸收塔20%～30%的贫液彻底吸收剩余的CO₂，达到对CO₂的高吸收率；

2、再生过程采用两段式半贫液再生塔和贫液再生塔，只有20%～30%的吸收液需要通过再沸器彻底再生，这一布置大大降低了系统能耗和运行费用，同时可与于燃气轮机的废气余热进行匹配，减少了加热燃烧装置的危险源；

3、吸收塔和再生塔均采用两段式布置，虽然增大了一些占地面积，但大大降低了塔器的高度，进而减少了对结构强度的要求和晃动工况对塔器运行性能的影响；