[发明专利]用于液-气接触单元的外部气体混合管

说明书

本发明涉及液‑气接触单元(1)，其包括塔(100)、在塔内的至少一个较低填充床(110)和设置成高于该较低填充床(110)的较高填充床(120)、在塔(100)内的布置在较低与较高填充床(110；120)之间的气密性液体收集且再分配装置(130)以及在塔(100)外的外管(140)，该外管(140)包括入口端(141)、出口端(142)以及在入口端(141)与出口端(142)之间的外围壁(143)；入口端(141)设置在较低填充床(110)与气密性液体收集且再分配装置(130)之间，并且出口端(142)设置在较高填充床(120)与气密性液体收集且再分配装置(130)之间。本发明还涉及通过外管将气体从较低填充床引导到较高填充床来提高液‑气接触单元的效率的方法。

技术领域

本发明涉及提高置于浮动支撑件上的振荡液-气接触单元中的气体处理效率。

背景技术

主要来自原油井、气井和凝析井的原料天然气包括不同量的污染物，诸如酸性气体(二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)和诸如甲硫醇的硫醇)、水和汞。为了销售，原料天然气必须在原料天然气处理厂中纯化，以达到分销公司或LNG规格规定的质量标准。天然气处理厂包括不同的处理单元以去除杂质，诸如去除酸性气体和水的几个液-气接触单元和去除不同类型污染物的吸附单元(例如汞)。这些液-气接触单元在逆流或并流液-气流动条件下操作。

在逆流液-气流动条件下操作的液-气接触单元的传统填充塔是装备有位于顶部的气体出口、位于底部的液体出口、分别位于底部和顶部或两者都在塔中部附近的气体入口和液体入口、多个填充床和两个填充床之间的塔内部机构的圆柱形塔。在操作中，液流向下循环，且待处理气体向上循环。液体和气体在填充床中接触。例如，原料天然气与胺水溶液接触以从天然气中去除酸性气体。在塔顶回收经处理的天然气，而在塔底回收酸化的胺水溶液。塔内部机构收集液体以将收集到的液体从一个较高的填充床重新分布到一个较低的填充床，同时允许气体通过。

天然气处理厂可以进一步包括用于液化经处理的天然气以易于储存或运输的液化单元。到目前为止，液化天然气已在建成的陆上天然气处理厂中生产，从而包括陆上液-气接触单元。但是自二十世纪九十年代中期以来，海上技术已经发展到在浮动支撑件上处理并液化原料天然气。例如，海上塔可以安装在船舶、浮式驳船或海上平台上，例如FPSO(浮式生产、储存和卸载)型或FLNG(浮式液化天然气)型。浮式驳船也可以包括蒸馏塔或脱水塔。

FLNG技术提供了许多环境优势，诸如减少项目的环境足迹以及保护海洋和沿海环境，因为整个处理都在气体提取位置进行，即不需要建造管线和使用压缩单元以从海上气田泵送气体并将其带到岸上，或建造石油平台或陆上天然气处理厂。FLNG技术还提供了许多经济优势，例如，因为构建管道，向陆上泵送气体会过于昂贵。

但是，目前FLNG技术面临的挑战是天然气处理厂和液化装置的每个元件都需要安装到空间有限的浮动支撑件中，同时保持适当的安全水平并且达到所需的规格。

为了迎接上述挑战，有必要首先考虑由于波浪和天气引起的运动对浮动支撑件的影响，以保护浮动支撑件，然后优化处理单元，特别是液-气接触单元的设计。

浮动支撑件的运动可以导致液-气接触单元离开垂直方向，这通常是单元设计期间考虑的方向。液-气接触单元的运动以及由此产生的液-气接触单元的角加速度对填充床内的液体分布具有显著影响，导致出现由通过其中的液体载荷来区分的湿区。这种现象被称为液体分布不均，即一些湿区接收了比其他湿区更多的液体，使得总体上不均匀地处理不同的气体部分。根据通过其中的液体载荷，可以将湿区分为欠载区域或过载区域。在欠载区域，气体未得到有效处理，而在过载区域，气体被过度处理。这导致气体组成的不均匀以及气体处理的不规则。这损害了液-气接触单元的效率。这可能会显著影响塔设计基准(需要增加液-气接触单元的塔的直径和高度以补偿效率损失)并且由此影响整个FLNG项目。