[发明专利]可变容量的多段填充分离柱

说明书

技术领域

本发明涉及在诸如吸收、汽提和蒸馏的分离处理中使用的填充柱的构造和操作。

背景技术

填充柱被利用作为一种单元操作，所述单元操作用于实施诸如吸收、汽提和蒸馏的分离处理，在所述分离处理中需要实现气相和液相之间的传质。例如，在吸收处理中，填充柱通常用于通过与液体吸收剂接触而从气体流中去除一组分。

在石油和天然气以及化学处理工业中，经常实施分离处理以满足预定产品规格。填充柱的一种广泛应用为结合油气分离设备或者GOSP从气态烃流中去除水。在油井生产期期间，从井口开采到地表并且进入到输送管路的原油和烃气体的混合物包含可变比例的水，所述水可以呈液态形式或者蒸汽形式。重要的是，离开GOSP的气体流包含不超过预定量的水，以避免腐蚀下游管道、配件和设备等。以磅/百万标准立方英尺(MMSCF)测量水的浓度。

当在此使用时，术语“水负荷规格”或者“规格”表示离开湿气体分离单元操作的处理过的湿气体的水的预定重量，例如，磅/MMSCF。

用于GOSP的水分离单元操作的设计可以很复杂。典型的分离器设置有固定不动的填充物质，液体吸收剂逆流地在所述固定填充物质上方通过，其中，从其中去除水的湿气体向上运动。一种常用的吸收剂是三甘醇(TEG)，在下文描述中将参照所述三甘醇进行描述。其它吸收剂包括乙二醇、丙二醇和甲基二乙醇胺。

如本领域中的普通技术人员理解的那样，必须考虑在处理进料流过程中采用的多种部件的操作能力和参数，并且全部作为初始设计规格的一部分。如可显而易见地，任何显著的上游变化均将影响下游操作。

在图1的示意图中以其必要的简化形式图解了现有技术的典型分离单元操作，其操作可描述如下：

a.高压湿气(210)进入到敲击式(knock-out)气液分离器(100)的入口，用于部分地去除水和冷凝水(212)；

b.来自敲击式气液分离器(214)的气体从柱的底部进入到TEG接触器分离柱(110)，而再生的99％的纯贫TEG(256)从逆流流动吸收处理的顶部进入；

c.干燥的已处理气体(215)从填充接触器分离柱(110)的顶部流经管壳式换热器(132)，以进一步冷却进入到接触器(110)中的贫TEG；

d.富TEG(216)被传输到再生系统，在所述再生系统中，在经由管路(220)进入到闪蒸鼓(140)之前通过蒸馏冷凝器(120)加热所述富TEG，所述闪蒸鼓设置成例如在55psig的条件下用于闪蒸烃；

e.蒸馏冷凝器(120)还产生从系统移出的蒸汽流(218)；

f.闪蒸鼓(140)产生富TES流(224)和侧流(222)；

g.富TEG(224)通过滤器系统(142A，142B)中的多个过滤级、过滤TES流(226)流过净化器(144)，净化流(228)可流到可选的木炭过滤器(146)作为排放流(232)或副产品流(230)，此后，由穿过富/贫TEG换热器(150)的贫TEG加热完全纯的流(234)；

h.加热的富TEG(236)进入到TEG蒸馏器(122)并且从TEG蒸馏器进入到再沸器(124)，所述再沸器设置成在392℉的条件下用于去除水；

i.通过汽提柱(125)将汽提气(260)的侧流供给到再沸器(124)，以通过降低水的局部压力来提高TEG流(250)的纯度；

j.在蓄积器容器(126)中收集热的再生贫TEG(250)，并且再循环流(252)穿过升压泵(128)通到富/贫TEG换热器(150)；和

ki.由循环泵(130)泵送冷却的贫TEG流(254)，并且在大约393psig的压力下在冷却流(256)进入到接触器(110)之前由穿过换热器(132)的干燥气体(215)进一步冷却流(255)。从分离单元中回收较暖的干燥气体(216)，用于进行继续传递。

如本领域中众所周知的那样，实现针对已处理气体流的所需预定规格的填充柱的容量基于单元的设计参数(特别地包括其体积容量)以及所使用的吸收液的类型和置于柱中的填充材料。选择填充材料的构造，以确保载液气体和液体吸收剂之间最大接触和交换。确定分离单元的设计参数并且所述设计参数在本领域中众所周知，而且由填充材料的制造商公开填充材料的特征，以方便设计阶段使用。